CN107020615B - 一种运动解耦的三自由度两平移一转动并联机构 - Google Patents

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    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base

Abstract

一种运动解耦的三自由度两平移一转动并联机构，包括静平台(0)、动平台(9)以及连接静平台(0)、动平台(9)的复杂支链和无约束支链R7S1S2，复杂支链由一个产生两平移的子并联机构的子动平台(4)串联一个转动副六(R6)构成，而子并联机构包含支链I、II，支链I中的构件一(1)的一端与静平台(0)用转动副一(R1)连接，另一端用转动副三(R3)与构件三(3)的一端连接，而构件三的另一端与子动平台(4)用转动副四(R4)连接，且转动副一(R1)、转动副三(R3)与转动副四(R4)的轴线平行；支链II中的构件二(2)的一端与静平台(0)用转动副二(R2)连接，另一端用与转动副二(R2)轴线平行的转动副五(R5)，连接于由两个转动副、两个球副组成的平行四边形的短边一(RaRb)。

Description

一种运动解耦的三自由度两平移一转动并联机构
技术领域
本发明涉及一种并联机器人机构，为机器人执行器等提供一个新的、运动解耦的两平移一转动并联机构。
背景技术
并联结构的操作手已得到了工业应用，特别是实现空间三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位装配、搬运、分拣、上下料等工艺上发挥了很好的作用；具有三平移一转动功能的并联操作手，在市场上也已见到。例如，2003年杨廷力申请的专利200310106012.4，提出了一组5个三平移一转动并联机构；2006年开始，Pierrot等相继发明了H4、I4、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一转动)操作手，黄田教授开发了四自由度三平移一转动的Cross-IV型高速搬运机器人；而专利201210435375.1提出了一种实现三平移一转动的并联机构，并研制了样机。发明专利申请号201510564382.5、201510567133.1、201510564195.7、201510566039.4、201510566840.9，也公开了一批三平移一转动并联机器人的新机型。
但三自由度两平移一转动并联机构，特别是运动解耦的结构还不多。因此，要提出新的运动解耦的两平移一转动并联机构。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术的不足，而提供一个新的运动解耦的两平移一转动并联机构，这个机构具有刚性好、结构简单、运动解耦、结构耦合度低，运动学正解简单等优点。
本发明的技术方案是，一种运动解耦的三自由度两平移一转动并联机构，包括静平台(0)、动平台(9)以及连接静平台(0)、动平台(9)的复杂支链和无约束支链(R7S1S2)，其特征在于复杂支链由一个产生两平移的子并联机构的子动平台(4)串联一个转动副六(R6)构成，而子并联机构包含支链I、II，支链I中的构件一(1)的一端与静平台(0)用转动副一(R1)连接，另一端用转动副三(R3)与构件三(3)的一端连接，而构件三的另一端与子动平台(4)用转动副四(R4)连接，且转动副一(R1)、转动副三(R3)与转动副四(R4)的轴线平行；支链II中的构件二(2)的一端与静平台(0)用转动副二(R2)连接，另一端用与转动副二(R2)轴线平行的转动副五(R5)，连接于由两个转动副(Ra、Rb)、两个球副(Sa、Sb)组成的平行四边形的短边一(RaRb)，其对边短边二(SaSb)为子动平台(4)的一部分，杆五(5)与杆六(6)的长度相等，转动副(Ra、Rb)的轴线平行，且与转动副五(R5)的轴线垂直；
进一步，运动解耦的三自由度两平移一转动并联机构，其动平台(9)的一端用转动副六(R6)与固定于子动平台(4)的一固定杆(MN)的一端连接，其另一端用球副二(S2)与构件八(8)的一端连接；构件八(8)的另一端与构件七(7)的一端用球副一(S1)连接，构件七(7)的另一端用转动副七(R7)与静平台(0)连接。同时，其静平台(0)上的三个转动副，可用移动副替代；构件八(8)两端的球副一或球副二可用万向节替代。该机构具有运动解耦性，且耦合度为零，因此，位置正解分析容易。
附图说明
附图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。
图1所示的并联机构可为本发明的实施例，其技术方案是这样的：一种运动解耦的三自由度两平移一转动并联机构，包括静平台0、动平台9以及连接静平台0、动平台9的复杂支链和无约束支链R7S1S2，复杂支链由一个产生两平移的子并联机构的子动平台4串联一个转动副六R6构成，而子并联机构包含支链I、II，支链I中的构件一1的一端与静平台0用转动副一R1连接，另一端用转动副三R3与构件三3的一端连接，而构件三的另一端与子动平台4用转动副四R4连接，且转动副一R1、转动副三R3与转动副四R4的轴线平行；支链II中的构件二2的一端与静平台0用转动副二R2连接，另一端用与转动副二R2轴线平行的转动副五R5，连接于由两个转动副Ra、Rb和两个球副Sa、Sb组成的平行四边形的短边一RaRb，其对边短边二SaSb为子动平台4的一部分，杆五5与杆六6的长度相等，转动副Ra、Rb的轴线平行，且与转动副五R5的轴线垂直；
其动平台9的一端用转动副六R6与固定于子动平台4的一固定杆MN的一端连接，其另一端用球副二S2与构件八8的一端连接；构件八8的另一端与构件七7的一端用球副一S1连接，构件七7的另一端用转动副七R7与静平台0连接。其中，固定杆MN与子动平台4上的坐标系的u、v、w三个坐标轴分别成β、α、γ角。
其静平台0上的三个转动副R1、R2、R7，可用移动副P替代；构件八8两端的球副一S1或球副二S2可用万向节替代。
当转动副一R1、转动副二R2、转动副七R7驱动时，动平台9可产生沿x、y向的平移，以及绕转动副六R6轴线的转动，并且沿x、y向的平移量仅由转动副一R1、转动副二R2决定，因此，具有运动解耦性，同时，该机构的耦合度为零，因此，位置正解分析容易。

Claims (2)

1.一种运动解耦的三自由度两平移一转动并联机构，包括静平台(0)、动平台(9)以及连接静平台(0)、动平台(9)的复杂支链和无约束支链(R7S1S2)，其特征在于复杂支链由一个产生两平移的子并联机构的子动平台(4)串联一个转动副六(R6)构成，而子并联机构包含支链I、II，支链I中的构件一(1)的一端与静平台(0)用转动副一(R1)连接，另一端用转动副三(R3)与构件三(3)的一端连接，而构件三(3)的另一端与子动平台(4)用转动副四(R4)连接，且转动副一(R1)、转动副三(R3)与转动副四(R4)的轴线平行；支链II中的构件二(2)的一端与静平台(0)用转动副二(R2)连接，另一端用与转动副二(R2)轴线平行的转动副五(R5)，连接于由两个转动副(Ra、Rb)、两个球副(Sa、Sb)组成的平行四边形的短边一(RaRb)，其对边的短边二(SaSb)为子动平台(4)的一部分，杆五(5)与杆六(6)的长度相等，转动副(Ra、Rb)的轴线平行，且与转动副五(R5)的轴线垂直；进一步，动平台(9)的一端用转动副六(R6)与固定于子动平台(4)的一固定杆(MN)的一端连接，动平台(9)的另一端用球副二(S2)与构件八(8)的一端连接；构件八(8)的另一端与构件七(7)的一端用球副一(S1)连接，构件七(7)的另一端用转动副七(R7)与静平台(0)连接。
2.按权利要求1所述的运动解耦的三自由度两平移一转动并联机构，其静平台(0)上的三个转动副，可用移动副替代；构件八(8)两端的球副一或球副二可用万向节替代。
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