CN106863276B - 一种少关节两转一移三自由度并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种少关节两转一移三自由度并联机构，其包括定平台、动平台以及连接这两个平台的三条支链，其中第一支链的第一上连杆一端通过第二转动副与动平台连接，其另一端通过第一移动副与第一下连杆一端连接，第一下连杆另一端通过第一转动副与定平台连接；第二支链的第二上连杆一端通过第一虎克铰与动平台连接，其另一端通过第二移动副与第二下连杆一端连接，第二下连杆另一端通过第三转动副与定平台连接；第三支链的第三上连杆一端通过第四转动副与动平台连接，其另一端通过第三移动副与第三下连杆一端连接，第三下连杆另一端通过第二虎克铰与定平台连接。本发明机构关节数目少，结构刚度高；运动完全解耦，输入与输出之间存在对应关系，控制模型简单。

Description

一种少关节两转一移三自由度并联机构
技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。
背景技术
少自由度并联机构具有结构简单、制造成本低及控制容易等优点，近年来，它已成为机器人和机构领域研究的热点之一。在各类少自由度并联机构中，两转一移三自由度(2R1T)并联机构是比较重要的一类少自由度并联机构，可应用于运动模拟器、坐标测量机、加工中心的主轴头等，其中最典型的应用就是作为并联机床的主轴头，在该主轴头上附加一个二自由度的转头，便能实现航空航天、汽车工业等领域复杂零件的加工。3-RPS并联机构并不存在两条连续转轴，其运动学方程复杂，不易于实现控制。Tricept机构(3UPS-UP三自由度并联机构)等含UP约束分支的两转一移并联机构具有两条连续转轴，具有运动学标定和控制容易的优点，还有中国专利CN201310078089.9、201110357878.7、CN201210445025.3和CN200920117054.0提出的机构也具有两条连续转轴。以上这些存在两条连续转轴的两转一移并联机构还存在单自由度关节数目多等问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种单自由度关节数目少且存在两条连续转轴的少关节两转一移并联机构。
本发明包括定平台、动平台以及连接这两个平台的三条支链，其中第一支链的第一上连杆的一端通过第二转动副与动平台连接，该第一上连杆的另一端通过第一移动副与第一下连杆的一端连接，该第一下连杆的另一端通过第一转动副与定平台连接；第二支链的第二上连杆的一端通过第一虎克铰与动平台连接，该第二上连杆的另一端通过第二移动副与第二下连杆的一端连接，该第二下连杆的另一端通过第三转动副与定平台连接；第三支链的第三上连杆的一端通过第四转动副与动平台连接，该第三上连杆的另一端通过第三移动副与第三下连杆的一端连接，该第三下连杆的另一端通过第二虎克铰与定平台连接。上述第一支链中第一转动副和第二转动副轴线相互垂直，第一支链连接定平台的第一转动副轴线平行于第二支链中连接定平台的第三转动副轴线，并与第三支链中第二虎克铰连接定平台的轴线重合；第一支链连接动平台的第二转动副轴线平行于第三支链连接动平台的第四转动副轴线，并与第二支链中第一虎克铰连接动平台的轴线重合。第二支链和第三支链中的第二移动副和第三移动副可以分别替换为转动副，第一支链连接定平台的第一转动副轴线分别平行于第二支链中两个转动副轴线，并与第三支链中第二虎克铰连接定平台的轴线重合；第一支链连接动平台的第二转动副轴线分别平行于第三支链两个转动副轴线，并与第二支链中第一虎克铰连接动平台的轴线重合。
本发明与现有技术相比具有如下优点：机构包含的单自由度关节数目比现有的2R1T并联机构要少，结构刚度高；输入与输出之间存在一一对应关系，运动完全解耦，控制模型简单，实用性强。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体示意简图。
图2是本发明实施例2的立体示意简图。
具体实施方式
实施例1：
在图1所示的少关节两转一移动并联机构示意图中，第一支链的第一上连杆4的一端通过第二转动副3与动平台2连接，该第一上连杆的另一端通过第一移动副5与第一下连杆6的一端连接，该第一下连杆的另一端通过第一转动副7 与定平台1连接；第二支链的第二上连杆9的一端通过第一虎克铰8与动平台连接，该第二上连杆的另一端通过第二移动副10与第二下连杆11的一端连接，该第二下连杆的另一端通过第三转动副12与定平台连接；第三支链的第三上连杆 14的一端通过第四转动副13与动平台连接，该第三上连杆的另一端通过第三移动副15与第三下连杆16的一端连接，该第三下连杆的另一端通过第二虎克铰17与定平台连接。上述第一支链中第二转动副3、第一转动副7轴线相互垂直，第一支链连接定平台的第一转动副7轴线平行于第二支链中连接定平台的第三转动副12轴线，并与第三支链中第二虎克铰17连接定平台的轴线重合。第一支链连接动平台的第二转动副3轴线平行于第三支链连接动平台的第四转动副 13轴线，并与第二支链中第一虎克铰8连接动平台的轴线重合。
实施例2：
如图2所示，第一支链的第一上连杆4的一端通过第二转动副3与动平台2 连接，该第一上连杆的另一端通过第一移动副5与第一下连杆6的一端连接，该第一下连杆的另一端过第一转动副7与定平台1连接；第二支链的第二上连杆9的一端通过第一虎克铰8与动平台连接，该第二上连杆的另一端通过第五转动副18与第二下连杆11的一端连接，该第二下连杆的另一端过第三转动副 12与定平台连接；第三支链的第三上连杆14的一端通过第四转动副13与动平台连接，该第三上连杆的另一端通过第六转动副19与第三下连杆16的一端连接，该第三下连杆的另一端通过第二虎克铰17与定平台连接。上述第一支链中第二转动副3、第一转动副7轴线相互垂直，第一支链连接定平台的第一转动副 7轴线分别平行于第二支链中第三转动副12、第五转动副18轴线，并与第三支链中第二虎克铰17连接定平台的轴线重合；第一支链连接动平台的第二转动副 3轴线分别平行于第三支链中第四转动副13、第六转动副19轴线，并与第二支链中第一虎克铰8连接动平台的轴线重合。

Claims (3)

1.一种少关节两转一移三自由度并联机构，其包括定平台、动平台及连接这两个平台的三条支链，其特征在于：所述三条支链中第一支链的第一上连杆的一端通过第二转动副与动平台连接，该第一上连杆的另一端通过第一移动副与第一下连杆的一端连接，该第一下连杆的另一端通过第一转动副与定平台连接；第二支链的第二上连杆的一端通过第一虎克铰与动平台连接，该第二上连杆的另一端通过第二移动副与第二下连杆的一端连接，该第二下连杆的另一端通过第三转动副与定平台连接；第三支链的第三上连杆的一端通过第四转动副与动平台连接，该第三上连杆的另一端通过第三移动副与第三下连杆的一端连接，该第三下连杆的另一端通过第二虎克铰与定平台连接；上述第一支链中第一转动副和第二转动副轴线相互垂直，第一支链连接定平台的第一转动副轴线平行于第二支链中连接定平台的第三转动副轴线，并与第三支链中第二虎克铰连接定平台的轴线重合；第一支链连接动平台的第二转动副轴线平行于第三支链连接动平台的第四转动副轴线，并与第二支链中第一虎克铰连接动平台的轴线重合。
2.根据权利要求1所述的少关节两转一移三自由度并联机构，其特征在于：所述第二支链和第三支链中的第二移动副和第三移动副能够分别替换为转动副。
3.根据权利要求2所述的少关节两转一移三自由度并联机构，其特征在于：所述第一支链连接定平台的第一转动副轴线分别平行于第二支链中两个转动副轴线，并与第三支链中第二虎克铰连接定平台的轴线重合；第一支链连接动平台的第二转动副轴线分别平行于第三支链两个转动副轴线，并与第二支链中第一虎克铰连接动平台的轴线重合。
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