CN106945013B - 一种含耦合支链的平面两自由度并联机构 - Google Patents

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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

Abstract

一种含耦合支链的平面两自由度并联机构，其包括6个连杆、3个滑块，第一连杆为固定连杆，第四连杆为末端执行器，第一连杆的一端与第二连杆的一端连接，第一连杆的另一端设有第一滑块，第二连杆的另一端与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端设有第二滑块，第五连杆的一端与第二滑块连接，第五连杆的另一端与第一连杆的中部连接，第六连杆的一端与第四连杆的中部连接，第六连杆的另一端与第一滑块连接，第五连杆或第六连杆的中心部位设有第三滑块，第五连杆或第六连杆的中部与第三滑块连接。本发明通过选取不同的移动副作为运动输入，可实现末端执行器的升降和倾翻运动，应用范围广。

Description

一种含耦合支链的平面两自由度并联机构
技术领域
本发明涉及平面机构学领域，特别涉及一种并联机构。
背景技术
并联机构一般由多个运动支链构成，与串联机构相比，因其具有运动惯量低、刚度大、负载能力强等优点，已经广泛应用到了现代技术的多个领域。并联机构的关节数目通常大于机构的自由度数，这导致机构中存在许多被动关节，增加了制造、装配成本，甚至影响机构的运动精度。而平面两自由度并联机器机构是自由度最少的并联机构，且其具有结构简单、易于控制、经济性好等优势，使得平面并联机器人在机械制造、建筑业、食品、电子商务和医药等行业的自动化生产线上的应用十分广泛。
现有的平面二自由度并联机构中，其输出往往是机构上某点在平面上的运动，而在工程应用中，尤其是对动平台运动需要同时具有升降和翻转功能，例如物料装卸设备(或载人设备)，在物料搬移过程中需要并联机构的动平台在水平位姿下进行升降运动，在装卸过程中又需要动平台进行翻转运动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动平台的输出具有水平位姿下的上下移动，垂直于平面的左右转动及其组合运动的含耦合支链的平面二自由并联机构。
本发明包括6个连杆、3个滑块以及相互连接构成的移动副和转动副，第一连杆为固定连杆，第四连杆为末端执行器，其中第一连杆的一端通过转动副R1与第二连杆的一端连接，第一连杆的另一端设有第一滑块构成移动副P3，第二连杆的另一端通过移动副P1与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端设有第二滑块构成移动副P2，第五连杆的一端通过转动副R4与第二滑块连接，第五连杆的另一端通过转动副R6与第一连杆的中部连接，第六连杆的一端通过转动副R3与第四连杆的中部连接，第六连杆的另一端通过转动副R5与第一滑块连接，第五连杆或第六连杆的中心部位设有第三滑块构成移动副P4，第五连杆或第六连杆的中心部位通过转动副R7与第三滑块连接；所述第五连杆与第六连杆的长度相等。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、通过选取不同的移动副作为运动输入，可实现末端执行器的升降和倾翻运动，可选择任意两个滑块作为运动输入，也可选择一个滑块作为运动输入，根据选择的运动输入方式的不同可实现多种运动，运动空间大，此种结构能够满足多种应用场合。
2、该平面两自由度并联机构支链较少，被动运动关节少，结构简单且易于控制，经济性好。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意简图；
图2是本发明实施例1的平行升降示意图；
图3是本发明实施例1的翻转示意图；
图4是本发明实施例2的示意简图。
图中：1、第一连杆，2、第二连杆，3、第三连杆，4、第四连杆，5、第二滑块，6、第五连杆，7、第三滑块，8、第六连杆，9、第一滑块。
具体实施方式
实施例1
在图1-3所示的含耦合支链的平面两自由度并联机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，第四连杆4为末端执行器，第一连杆的一端通过转动副R1与第二连杆2的一端连接，第一连杆1的另一端设有第一滑块9构成移动副P3，第二连杆的另一端通过移动副P1与第三连杆3的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆4的一端连接，第四连杆的另一端设有第二滑块5构成移动副P2，第五连杆6的一端通过转动副R4与第二滑块连接，第五连杆的另一端通过转动副R6与第一连杆的中部连接，第六连杆8的一端通过转动副R3与第四连杆4的中部连接，第六连杆的另一端通过转动副R5与第一滑块连接，第六连杆的中心部位设有第三滑块7构成移动副P4，第五连杆的中心部位通过转动副R7与第三滑块连接；为了具有更好的稳定性，第五连杆6与第六连杆8的长度相等。
下面具体分析本机构的运动方式：
当处于初始位置时，第一连杆1和第四连杆4相互平行，将第三滑块7锁死，驱动第一滑块9或第二滑块5，可实现末端执行器相对于固定连杆的升降。
可选取第一滑块9、第二滑块5和第三滑块7中任意两个作为驱动。
针对第一滑块9和第二滑块5作为驱动时：同向驱动第一滑块9和第二滑块5，可实现第四连杆4平行于第一连杆1的升降；异向驱动第一滑块9和第二滑块5，可实现第四连杆4的翻转运动；若仅驱动第一滑块9与第二滑块5中的一个，锁死另一个，第四连杆4仍可实现绕垂直于平面某点的转动。
针对第二滑块5和第三滑块7作为驱动时：同时驱动第二滑块5和第三滑块7，则第四连杆4可实现绕垂直于平面某点的转动的同时，相对第一连杆1上下移动。
针对第一滑块9和第三滑块7作为驱动时：同时驱动第一滑块9和第三滑块7，则第四连杆4可实现绕垂直于平面某点的转动的同时，相对第一连杆1上下移动。若第四连杆4上为座椅或者将座椅设置在第四连杆4上，则可实现座椅的升降与垂直于平面的翻转的组合运动。
可将至少一个此机构设置在座椅座面下，一般可设置两个相互平行的本实施例的二自由度平面结构放置在座椅座面下，座椅座面可与第四连杆4固定在一起，也可将座椅座面作为第四连杆4，还可在第三连杆3上设置脚踏板，当驱动到某一位置时，可实现第三连杆3和第四连杆4几乎处于同一条直线上的情形，即相应地实现坐姿和站姿的切换。
实施例2
第五连杆的中心部位设有第三滑块7构成移动副P4，第六连杆的中心部位通过转动副R7与第三滑块连接；其它部件与连接关系与实施例1的相同。
本发明实施例还可用来搬运货物，将装货平台或装货箱体设置在第四连杆4上，即可实现货物的转运和倾倒。
可以看出，本发明可选择任意两个滑块作为输入，根据选择的输入滑块的不同和输入运动的方向不同，可得到多种不同的运动轨迹和运动结果，可满足多种场合的需要，本机构可广泛推广运用。
为了增加固定连杆的稳定性和刚度，可相互平行设置多个本发明的平面两自由度并联机构，同步驱动同一个运载设备。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种含耦合支链的平面两自由度并联机构，包括6个连杆、3个滑块以及相互连接构成的移动副和转动副，其特征在于：第一连杆为固定连杆，第四连杆为末端执行器，第一连杆的一端通过转动副R1与第二连杆的一端连接，第一连杆的另一端设有第一滑块构成移动副P3，第二连杆的另一端通过移动副P1与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端设有第二滑块构成移动副P2，第五连杆的一端通过转动副R4与第二滑块连接，第五连杆的另一端通过转动副R6与第一连杆的中部连接，第六连杆的一端通过转动副R3与第四连杆的中部连接，第六连杆的另一端通过转动副R5与第一滑块连接，第六连杆的中心部位设有第三滑块构成移动副P4，第五连杆的中心部位部通过转动副R7与第三滑块连接。
2.根据权利要求1所述的含耦合支链的平面两自由度并联机构，其特征在于：所述第五连杆与所述第六连杆的长度相等。
3.根据权利要求1所述的含耦合支链的平面两自由度并联机构，其特征在于：所述第五连杆的中心部位设有第三滑块构成移动副P4，第六连杆的中心部位部通过转动副R7与第三滑块连接。
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