CN107175654A - 一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构 - Google Patents

一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构 Download PDF

Info

Publication number
CN107175654A
CN107175654A CN201710496459.9A CN201710496459A CN107175654A CN 107175654 A CN107175654 A CN 107175654A CN 201710496459 A CN201710496459 A CN 201710496459A CN 107175654 A CN107175654 A CN 107175654A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pair
platform
ball
side chain
moving platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710496459.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107175654B (zh
Inventor
曲海波
王向阳
张传亮
郭盛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jiaotong University
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CN201710496459.9A priority Critical patent/CN107175654B/zh
Publication of CN107175654A publication Critical patent/CN107175654A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107175654B publication Critical patent/CN107175654B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0054—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a spherical joint at the base

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明要解决的技术问题是克服背景技术存在的不足，提出了一种新的结构冗余的并联机器人机构，实现工作平台在空间两个转动和两个平动的位姿变换，该并联机构应具有克服机构的奇异位形并改善机构的力传递性能等优点。该机构的整体结构图如摘要附图所示，由四条支链依次成90°排布而成。这四条支链实质上可以分为两类，这两类支链两两对称分布，在运动副的排布上，互处于对位的两条支链在结构上完全一致。该结构冗余的两转动两平动的并联机构在结构上相对简单、易生产加工，可应用于机床复杂曲面加工、材料搬运、仿真平台等领域。

Description

一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种有两转动两移动自由度的结构冗余并联机器人机构。
背景技术
并联机构具有高刚度、高精度及大承载能力的优点，目前对于并联机构构型已有较多的研究，对于大多数少自由度并联机构，以6自由度和3自由度居多，而具有空间两转动两移动自由度的并联机构则较少。本文提出一种新的4自由度并联机构，可应用于机床复杂曲面加工、材料搬运、仿真平台等领域。现有的两转动两移动并联机构多是非冗余的，无法很好的克服奇异位型，因此工作空间受到了分割，从而限制了机构的应用。因此，本发明提出了一种结构相对简单、易生产加工的两转动两移动的结构冗余并联机构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服背景技术存在的不足，提出了一种新的结构冗余的并联机器人机构，实现工作平台在空间两个转动和两个平动的位姿变换，该并联机构应具有克服机构的奇异位形并改善机构的力传递性能等优点。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种结构冗余的四自由度并联机器人机构，该并联机器人机构包括：定平台，中央平台，动平台以及第一条支链4-1、第二条支链5-1、第三条支链4-2、和第四条支链5-2。其中支链4-1和支链4-2相同，我们称之为第一类支链，支链5-1和支链5-2相同，我们称之为第二类支链。
第一类支链(支链4-1、4-2)包括：滑块，球副杆，连架杆，销。
构成第一类支链的零部件间的连接：两个滑块嵌套在连架杆中形成移动副，上端滑块与球副杆连接形成转动副，球副杆则通过球副直接与动平台相连接。下端滑块与中央平台连接形成转动副，连架杆与定平台通过销连接形成转动副。
第二类支链(支链5-1、5-2)包括：滑块，球副滑杆，连架杆，销、十字销、连杆。
构成第二类支链的零部件间的连接：滑块嵌套在连架杆中形成移动副，并与中央平台连接形成转动副。连架杆一端通过十字销与连杆连接形成虎克副，球副杆插入连杆中形成沿杆长方向的移动副。球副滑杆与动平台通过球副连接。连架杆的另一端通过与定平台的销连接形成转动副。
结构冗余的四自由度并联机器人机构通过以上两类支链，总共四条支链，四条支链依次间隔90°均匀分布在动平台和定平台之间，并同时将动平台、中央平台、定平台依次连接起来。这两类支链两两对称分布，在运动副的排布上，互处于对位的两条支链在结构上完全一致。
在本机构中，驱动副为各支链与动平台相近端的移动副，以及中央平台与定平台相连接的移动副，总共5个驱动，驱动方式可选用滚珠丝杠(图中省略)；动平台作为末端执行器，当驱动副运动时，动平台作两转动两移动的四自由度运动。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：
本发明提出的并联机构可以执行空间两转动两移动运动，该机构结构相对简单、易生产加工，减少了机构的奇异位形并改善了机构的力传递性能，可用于复杂曲面加工、材料搬运、运动模拟等领域。
附图说明
图1结构冗余的四自由度并联机器人机构的结构示意图；
图2第一类支链组件的结构示意图；
图3第二类支链组件的结构示意图；
图4动平台的结构示意图；
图5中央平台的结构示意图；
图6定平台的结构示意图；
图中：定平台1，中间平台2，动平台3，第一类支链4-1、4-2，第二类支链5-1、5-2，连架杆6，销7-1、7-2，滑块8-1、8-2、8-3，球副杆9，连杆10，球副滑杆11，连架杆12，十字销13。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的方案做进一步说明。
如图1所示为一种结构冗余的四自由度并联机器人机构，该并联机器人机构包括：定平台1，四条支链(4-1、4-2、5-1、5-2)，中央平台2，动平台3。四条支链依次间隔90°均匀分布在动平台和定平台之间。
第一类支链(支链4-1、4-2)包括：滑块(8-1、8-2)，球副杆9，连架杆6，销7-1。
构成第一类支链的零部件间的连接：两个滑块嵌套在连架杆中形成移动副，上端滑块8-1与球副杆9连接形成转动副，球副杆则通过球副直接与动平台3相连接。下端滑块8-2与中央平台2连接形成转动副，连架杆6与定平台1通过销连接形成转动副。
第二类支链(支链5-1、5-2)包括：滑块8-3，球副滑杆11，连架杆12，销7-2、十字销13、连杆10。
构成第二类支链的零部件间的连接：滑块8-3嵌套在连架杆12中形成移动副，并与中央平台2连接形成转动副。连架杆12一端通过十字销13与连杆10连接形成虎克副，球副杆11插入连杆10中形成沿杆长方向的移动副。球副滑杆11与动平台3通过球副连接。连架杆12的另一端通过与定平台1的销连接形成转动副。
结构冗余的四自由度并联机器人机构通过以上两类支链，总共4条支链，将动平台、中央平台、定平台依次连接起来。这两类支链两两对称分布，在运动副的排布上，互处于对位的两条支链在结构上完全一致。
在本机构中，驱动副为各支链与动平台相近端的移动副，以及中央平台与定平台相连接的移动副，总共5个驱动，驱动方式可选用滚珠丝杠(图中省略)；动平台作为末端执行器，当驱动副运动时，动平台作两转动两移动的四自由度运动。

Claims (5)

1.一种结构冗余的两平动两转动四自由度并联机器人机构，该并联机器人机构包括：定平台1，四条支链(4-1、4-2、5-1、5-2)，中央平台2，动平台3。四条支链依次间隔90°均匀分布在动平台和定平台之间。
2.根据权利要求1所述的结构冗余的两平动两转动四自由度并联机器人机构，其特征在于，它的第一类支链(支链4-1、4-2)包括：滑块(8-1、8-2)，球副杆9，连架杆6，销7-1。连接方式为：两个滑块嵌套在连架杆中形成移动副，上端滑块8-1与球副杆9连接形成转动副，球副杆则通过球副直接与动平台3相连接。下端滑块8-2与中央平台2连接形成转动副，连架杆6与定平台1通过销连接形成转动副。
3.根据权利要求1所述的结构冗余的两平动两转动四自由度并联机器人机构，其特征在于，它的第二类支链(支链5-1、5-2)包括：滑块8-3，球副滑杆11，连架杆12，销7-2、十字销13、连杆10。连接方式为：滑块8-3嵌套在连架杆12中形成移动副，并与中央平台2连接形成转动副。连架杆12一端通过十字销13与连杆10连接形成虎克副，球副杆11插入连杆10中形成沿杆长方向的移动副。球副滑杆11与动平台3通过球副连接。连架杆的另一端通过与定平台1的销连接形成转动副。
4.根据权利要求1所述的结构冗余的两平动两转动四自由度并联机器人机构，其特征在于，通过以上两类支链，总共4条支链，将动平台、中央平台、定平台依次连接起来。这两类支链两两对称分布，在运动副的排布上，互处于对位的两条支链在结构上完全一致。
5.根据权利要求1所述的结构冗余的两平动两转动四自由度并联机器人机构，其特征在于，驱动副为各支链与动平台相近端的移动副，以及中央平台与定平台相连接所形成的移动副，总共5个驱动，动平台作为末端执行器，当驱动副运动时，动平台作两转动两移动的4自由度运动。
CN201710496459.9A 2017-06-26 2017-06-26 一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构 Expired - Fee Related CN107175654B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710496459.9A CN107175654B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710496459.9A CN107175654B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107175654A true CN107175654A (zh) 2017-09-19
CN107175654B CN107175654B (zh) 2020-05-12

Family

ID=59845310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710496459.9A Expired - Fee Related CN107175654B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107175654B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110480603A (zh) * 2019-08-08 2019-11-22 中国民航大学 一种具有8m形底座的多自由度并联机械手
CN111267072A (zh) * 2020-03-10 2020-06-12 燕山大学 单驱动可重构并联机构支链装置及其重构方法
CN112238446A (zh) * 2020-10-26 2021-01-19 中国民航大学 一种含有滑动球副的并联机构
CN112454335A (zh) * 2020-11-30 2021-03-09 重庆理工大学 一种基于主动球副的六自由度机器人
CN114248255A (zh) * 2021-12-27 2022-03-29 北京交通大学 一种用于铺带位姿调整的五自由度并联机构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201573206U (zh) * 2010-01-12 2010-09-08 焦作大学 具有两移动两转动的四自由度空间并联机构
KR20110034989A (ko) * 2009-09-29 2011-04-06 한양대학교 산학협력단 4 자유도 병렬기구 및 이를 이용한 병렬형 4 자유도 바늘삽입장치
CN103317499A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 燕山大学 一种折叠式四自由度并联稳定平台
CN204525455U (zh) * 2015-03-13 2015-08-05 洛阳理工学院 一种变拓扑四自由度并联机构
WO2016206658A1 (en) * 2015-06-22 2016-12-29 Čvut V Praze, Fakulta Strojní A method for control of a spherical motion of a body

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110034989A (ko) * 2009-09-29 2011-04-06 한양대학교 산학협력단 4 자유도 병렬기구 및 이를 이용한 병렬형 4 자유도 바늘삽입장치
CN201573206U (zh) * 2010-01-12 2010-09-08 焦作大学 具有两移动两转动的四自由度空间并联机构
CN103317499A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 燕山大学 一种折叠式四自由度并联稳定平台
CN204525455U (zh) * 2015-03-13 2015-08-05 洛阳理工学院 一种变拓扑四自由度并联机构
WO2016206658A1 (en) * 2015-06-22 2016-12-29 Čvut V Praze, Fakulta Strojní A method for control of a spherical motion of a body

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110480603A (zh) * 2019-08-08 2019-11-22 中国民航大学 一种具有8m形底座的多自由度并联机械手
CN111267072A (zh) * 2020-03-10 2020-06-12 燕山大学 单驱动可重构并联机构支链装置及其重构方法
CN112238446A (zh) * 2020-10-26 2021-01-19 中国民航大学 一种含有滑动球副的并联机构
CN112238446B (zh) * 2020-10-26 2022-08-26 中国民航大学 一种含有滑动球副的并联机构
CN112454335A (zh) * 2020-11-30 2021-03-09 重庆理工大学 一种基于主动球副的六自由度机器人
CN112454335B (zh) * 2020-11-30 2022-01-11 重庆理工大学 一种基于主动球副的六自由度机器人
CN114248255A (zh) * 2021-12-27 2022-03-29 北京交通大学 一种用于铺带位姿调整的五自由度并联机构
CN114248255B (zh) * 2021-12-27 2023-11-17 北京交通大学 一种用于铺带位姿调整的五自由度并联机构

Also Published As

Publication number Publication date
CN107175654B (zh) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107175654A (zh) 一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构
CN106903677B (zh) 一种具有两转动一移动的结构冗余并联机构
CN102825595B (zh) 输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构
CN105834576A (zh) 一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人
CN105729450A (zh) 四自由度并联机构
CN105082111A (zh) 一种完全解耦两移动三转动并联机器人机构
CN102941572A (zh) 一种仅含低副的空间三平动并联机构
CN103586864A (zh) 由四条prr支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构
CN107283400B (zh) 一种相对自由度为四的结构冗余并联机器人机构
CN107443173A (zh) 一种具有可重构特性的大行程、高刚度串并混联机床
CN107336219A (zh) 一种具有两移动三转动五自由度的并联机构
CN205588291U (zh) 四自由度并联机构
CN103753355A (zh) 一种可实现五面加工的多轴联动装置
CN103659793B (zh) 单支链含闭环的平移驱动三平动并联机构
CN103753234A (zh) 一种新型多轴联动装置
CN103240614B (zh) 一种冗余驱动五轴联动混联机床
CN205702834U (zh) 一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人
CN201625978U (zh) 一种完全解耦的一移动两转动三自由度空间并联机构
CN104875187A (zh) 一种(2t1r)&(2r)双动平台解耦混联机器人机构
CN104858857A (zh) 一种2pr&prs空间并联机器人机构
CN104552280A (zh) 一种两移两转四自由度解耦并联机构
CN103753235B (zh) 一种基于并联模块的多轴联动装置
CN103231362A (zh) 一种并联机器人
CN207747038U (zh) 一种平面抓取机构
CN207127626U (zh) 一种具有可重构特性的大行程、高刚度串并混联机床

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200512

Termination date: 20210626