CN106112979A - 一种2(2rrpr+r)型四自由度并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种2(2RRPR+R)型四自由度并联机构，它包括机座、动平台、上轴、下轴、四个相同的短轴、四个结构相同的SPR型直线驱动分支，所述机座和动平台均为圆形板，其上均设有两个正交的径向通孔，上、下轴分别设在动平台和机座的一个径向通孔内，上轴的长度短于下轴的长度，四个短轴分别与动平台和机座的另一个通孔两端转动联接，SPR型直线驱动分支为常规移动电动缸，其中两个直线驱动分支上端分别与上轴两端转动联接，下端分别与机座的两个短轴伸出端转动联接；另两个直线驱动分支上端分别与动平台的两个短轴伸出端转动联接，下端分别与下轴两端转动联接。本发明具有结构简单、工作空间大、刚度高、各向平动特性好等优点。

Description

一种2(2RRPR+R)型四自由度并联机构
技术领域
本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种并联机构。
背景技术
为了便于说明，设P和R分别表示移动副和转动副。近20年来，四自由度并联机构一直成为国内外机器人领域研究的热点和前沿。目前一些四自由度并联机构已成功用于制造并联机床，医疗设备，微机电设备，多维力并联传感器等。查询到的近年来有关四自由度并联机器人机构的中国发明专利如下：公开号为CN100586666的专利公布了一种四自由度并联机构，具有三维移动和一个转动；公开号为CN100553899的专利公布了一种分岔四自由度并联机器人机构,具有4个PRPU分支；公开号为CN1170658C的专利公布了一种四自由度并联机器人机构具有2个UPS分支和2个RPS分支；公开号为CN100411826C的专利公布了一种二维平动二维转动的四自由度并联机器人机构，有2个交叉的PUU分支和2个非叉PUU分支；公开号为CN100354068C的专利公布了具有被动约束分支四自由度并联机器人机构，具有4个SPS分支和1个SP被动分支；公开号为CN102601793B的专利公布了新型空间全对称四自由度并联机构，具有4个PSS分支和1个中间被动分支；公开号为CN102601794B的专利公布了具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构，具有4个PRUP型分支分支，每个分支的第一驱动移动副与机座联接，第一移动副是用于调姿；公开号为CN100513062的专利公布了一种四自由度并联机构，具有2个UPS型分支分支和2个UPR型分支分支；公开号为CN1211185C的专利公布了用于虚拟轴数控机床和机器人的两平移两转动四自由度并联机构，其动平台是3副杆，机座是四副杆。
综上所述，上述四自由度并联机构各具特色，其动平台和机座都是四副杆的较多，其动平台和机座都是五副杆的较少，有一个机构动平台是三副杆和机座是四副杆，各分支各不相同。
至今，用三副杆作为动平台，用三副杆作为机座构造对称式四自由度并联机构尚未见报道。如何提高四自由度并联机构工作空间，具有良好的平动性能，动平台具有各向平动同性，并能承受大变化载荷，一直是人们努力实现的目标。
发明内容：
本发明目的在于提供一种结构简单、平动性好，工作空间大、向任意方向平动性能同性、承受大变化载荷能力强的2(2RRPR+R)型四自由度并联机构。本发明的动平台与不同工具联接，可构造多种四自由度并联机器人和装备，尤其适合构造并联爬壁机器人。
本发明包括机座、动平台、上轴、下轴、四个相同的短轴和四个结构相同的SPR型直线驱动分支，其中机座和动平台均是三副杆，均为圆形板，其上均设有两个正交的径向通孔，动平台的直径小于机座直径；上轴设在动平台的一个径向通孔内，其两端均设有与轴正交的两个相互平行通孔，下轴设在机座的一个径向通孔内，其两端均设有与轴正交的两个相互平行通孔，上轴的长度短于下轴的长度；四个短轴分别与动平台和机座的另一个通孔两端转动联接，该短轴的伸出端设有与短轴正交的通孔，SPR型直线驱动分支为常规移动电动缸，其两端均设有与分支轴正交的两个相互平行通孔，其中两个直线驱动分支上端分别与上轴两端转动联接，其下端分别与机座的两个短轴伸出端转动联接；另两个直线驱动分支上端分别与动平台的两个短轴伸出端转动联接，其下端分别与下轴两端转动联接。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、整体结构对称，动平台具有各向平动同性的优势。
2、整体结构简单，所有运动副都是转动副，承载力大，精度高，刚度高，灵活性好，工作空间大。
3、各分支结构相同，互换性好，容易安装与制造。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
图中：1-机座、2-动平台，、3-上轴、4-下轴、5-直线驱动分支、6-短轴。
具体实施方式
在图1所示的2(2RRPR+R)型四自由度并联机构示意图中，机座1和动平台2均为圆形板，其上均设有两个正交的径向通孔，动平台的直径小于机座直径；上轴3设在动平台的一个径向通孔内，其两端均设有与轴正交的两个相互平行通孔，下轴4设在机座的一个径向通孔内，其两端均设有与轴正交的两个相互平行通孔，上轴的长度短于下轴的长度；四个结构相同的短轴6分别与动平台和机座的另一个通孔两端转动联接，该短轴的伸出端设有与短轴正交的通孔，四个结构相同的SPR型直线驱动分支5为常规移动电动缸，其两端均设有与分支轴正交的两个相互平行通孔，其中两个直线驱动分支上端分别与上轴两端转动联接，其下端分别与机座的两个短轴伸出端转动联接；另两个直线驱动分支上端分别与动平台的两个短轴伸出端转动联接，其下端分别与下轴两端转动联接。

Claims (1)

1.一种2(2RRPR+R)型四自由度并联机构，它包括机座、动平台、上轴、下轴、四个相同的短轴、四个结构相同的SPR型直线驱动分支，其特征在于：所述机座和动平台均是三副杆，均为圆形板，其上均设有两个正交的径向通孔，动平台的直径小于机座的直径；上轴设在动平台的一个径向通孔内，其两端均设有与轴正交的两个相互平行通孔，下轴设在机座的一个径向通孔内，其两端均设有与轴正交的两个相互平行通孔，上轴的长度短于下轴的长度；四个短轴分别与动平台和机座的另一个通孔两端转动联接，该短轴的伸出端设有与短轴正交的通孔，SPR型直线驱动分支为常规移动电动缸，其两端均设有与分支轴正交的两个相互平行通孔，其中两个直线驱动分支上端分别与上轴两端转动联接，其下端分别与机座的两个短轴伸出端转动联接；另两个直线驱动分支上端分别与动平台的两个短轴伸出端转动联接，其下端分别与下轴两端转动联接。
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