CN107336216B - 一种三转动广义解耦并联机器人机构 - Google Patents

一种三转动广义解耦并联机器人机构 Download PDF

Info

Publication number
CN107336216B
CN107336216B CN201710520002.7A CN201710520002A CN107336216B CN 107336216 B CN107336216 B CN 107336216B CN 201710520002 A CN201710520002 A CN 201710520002A CN 107336216 B CN107336216 B CN 107336216B
Authority
CN
China
Prior art keywords
branch
connecting rod
pair
parallel
revolute
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.)
Active
Application number
CN201710520002.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107336216A (zh
Inventor
曾达幸
李明
王华明
任相名
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.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan 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 Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN201710520002.7A priority Critical patent/CN107336216B/zh
Publication of CN107336216A publication Critical patent/CN107336216A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107336216B publication Critical patent/CN107336216B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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

Landscapes

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

Abstract

一种三转动广义解耦并联机器人机构，其包括基座、动平台以及连接基座和动平台的三个分支，所述三个分支在基座和动平台上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支为RRR型分支、第二分支为RRRRPP型分支、第三分支为RRRRPP型分支，第二和第三分支的一端与基座连接，其另一端分别通过移动滑槽与动平台连接。本发明具有强度高、结构紧凑、稳定性好等优点，实现了空间三自由度转动运动学上的完全解耦，克服了传统三自由度转动并联机构控制复杂、强耦合性、分析计算繁琐等缺点。

Description

一种三转动广义解耦并联机器人机构
技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机器人机构。
背景技术
并联机构通常由动平台和定平台通过多条支链连接而成，与串联机构相比，其具有结构紧凑、刚度好、承载能力大、累积误差小等优点，使其在运动模拟器、并联机床、机器人、调姿调向装置等领域得到广泛的应用。但是并联机构为完成期望运动输出通常需要所有驱动构件相互协调运动，这给控制带来很大的麻烦。并联机构存在的耦合性，使得其在构型设计、分析计算以及机构控制方面存在诸多困难，一定程度上限制了并联机构的应用。对于三自由度转动并联机构，大多数不具有完全解耦特征，控制复杂，标定困难。
解耦并联机构可以实现运动解耦，并且机构解耦程度越高其运动学、动力学分析越简单易解，可极大简化机器人的控制与轨迹规划问题。经过对现有技术的检索发现，国外学者如Gosselin提出的球面转动并联机构“Agile Eye(灵巧眼)”，国内学者也提出一些三转动并联机构，例如公开号为CN103895009A、CN101306534A、CN101797435A的中国专利等所述的三自由度转动并联机构，但完全解耦的三转动并联机构很少见，克服现有机构的弊端，解决存在的转动耦合问题，提出结构功能各异的新型机构是机构学发展的基本要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种承载力大、易于控制、能够实现三自由度转动完全解耦的广义解耦并联机器人机构。
本发明包括基座、动平台以及连接基座和动平台的三个分支，三个分支在基座和动平台上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支为RRR型分支、第二分支为RRRRPP型分支、第三分支为RRRRPP型分支；
所述第一分支为基分支，解耦运动输出与基分支中各单一运动副的输出运动一一对应；该分支的第一连杆的一端与基座固连，第一连杆的另一端通过第一转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第二转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第三转动副与动平台转动连接；该分支中，第一转动副与第二转动副轴线垂直相交，第二转动副与第三转动副轴线垂直交错，第一转动副与第三转动副轴线在初始状态下垂直交错；
所述第二分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接；该分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副轴线与第一分支中的第一转动副轴线平行，第二转动副轴线和第二移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副，第三转动副和第四转动副的轴线与第一移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副；
所述第三分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在另一个移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接；该分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副轴线与第一分支中的第一转动副轴线平行，第二转动副和第三转动副的轴线与第一移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副，第四转动副轴线与第二移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副。
所述三个分支中每一个与基座连接的第一转动副的轴线两两平行且轴线均垂直于基座平面，第一分支中与动平台相连的第三转动副位于动平台底面且轴线平行于动平台平面，第二分支和第三分支中的第二移动副的移动方向均平行于动平台平面。
第一分支的第一转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第一转动自由度的输出参数；第二分支的第二转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第二转动自由度的输出参数；第三分支的第四转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第三转动自由度的输出参数。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
在保留了并联机构强度高、结构紧凑、稳定性好等优点的基础上，实现了空间三自由度转动运动学上的完全解耦，克服了传统三自由度转动并联机构控制复杂、强耦合性、分析计算繁琐等缺点。
附图说明
图1为本发明的立体示意简图。
图中：1-第一分支、1-1-第一连杆、1-2-第二连杆、1-3-第三连杆、2-第二分支、2-1-第一连杆、2-2-第二连杆、2-3-第三连杆、2-4-第四连杆、2-5-第五连杆、3-第三分支、3-1-第一连杆、3-2-第二连杆、3-3-第三连杆、3-4-第四连杆、3-5-第五连杆、4-动平台、5-基座。
具体实施方式
在图1所示的三转动广义解耦并联机器人机构示意图中，三个分支在基座5和动平台4上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支1为RRR型分支，其为基分支，解耦运动输出与基分支中各单一运动副的输出运动一一对应；该分支的第一连杆1-1的一端与基座固连，第一连杆的另一端通过第一转动副R1与第二连杆1-2的一端连接，第二连杆的另一端通过第二转动副R2与第三连杆1-3的一端连接，第三连杆的另一端通过第三转动副R3与动平台转动连接；该分支中，第一转动副R1与第二转动副R2轴线垂直相交，第二转动副R2与第三转动副R3轴线垂直交错，第一转动副R1与第三转动副R3轴线在初始状态下垂直交错；
第二分支2为RRRRPP型分支，其中第一连杆2-1的一端通过第一转动副R4与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副R5与第二连杆2-2的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副R6与第三连杆2-3的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副R7与第四连杆2-4的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副P1与第五连杆2-5的一端连接，第五连杆的另一端通过设在移动滑槽上的第二移动副P2与动平台移动连接；该分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副R4轴线与第一分支中的第一转动副R1轴线平行，第二转动副R5轴线和第二移动副P2移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副R2，第三转动副R6和第四转动副R7的轴线与第一移动副P1移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副R3；
第三分支3为RRRRPP型分支，其中第一连杆3-1的一端通过第一转动副R8与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副R9与第二连杆3-2的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副R10与第三连杆3-3的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副R11与第四连杆3-4的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副P3与第五连杆3-5的一端连接，第五连杆的另一端通过设在另一个移动滑槽上的第二移动副P4与动平台移动连接；该分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副轴线R8与第一分支中的第一转动副R1轴线平行，第二转动副R9和第三转动副R10的轴线与第一移动副P3移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副R2，第四转动副轴线R11与第二移动副P4移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副R3。
所述三个分支中每一个与基座连接的第一转动副R1、R4、R8的轴线两两平行且轴线均垂直于基座平面，第一分支中与动平台相连的第三转动副R3位于动平台底面且轴线平行于动平台平面，第二分支和第三分支中的第二移动副P1、P3的移动方向均平行于动平台平面。
第一分支的第一转动副R1处设有驱动电机，其运动量表示该机构第一转动自由度的输出参数；第二分支的第二转动副R5处设有驱动电机，其运动量表示该机构第二转动自由度的输出参数；第三分支的第四转动副RR11处设有驱动电机，其运动量表示该机构第三转动自由度的输出参数。通过控制这三个驱动电机，可实现动平台绕转动副的轴线的三自由度转动，且此三自由度转动是完全解耦的。

Claims (3)

1.一种三转动广义解耦并联机器人机构，其包括基座、动平台以及连接基座和动平台的三个分支，其特征在于：所述三个分支在基座和动平台上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支为RRR型分支、第二分支为RRRRPP型分支、第三分支为RRRRPP型分支；
所述第一分支为基分支，解耦运动输出与基分支中各单一运动副的输出运动一一对应；该分支的第一连杆的一端与基座固连，第一连杆的另一端通过第一转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第二转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第三转动副与动平台转动连接；
所述第二分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接；
所述第三分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在另一个移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接。
2.根据权利要求1所述的三转动广义解耦并联机器人机构，其特征在于：所述第一分支中的第一转动副与第二转动副轴线垂直相交，第二转动副与第三转动副轴线垂直交错，第一转动副与第三转动副轴线在初始状态下垂直交错；所述第二分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副轴线与第一分支中的第一转动副轴线平行，第二转动副轴线和第二移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副，第三转动副和第四转动副的轴线与第一移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副；所述第三分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副轴线与第一分支中的第一转动副轴线平行，第二转动副和第三转动副的轴线与第一移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副，第四转动副轴线与第二移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副；
所述三个分支中每一个与基座连接的第一转动副的轴线两两平行且轴线均垂直于基座平面，第一分支中与动平台相连的第三转动副位于动平台底面且轴线平行于动平台平面，第二分支和第三分支中的第二移动副的移动方向均平行于动平台平面。
3.根据权利要求1所述的三转动广义解耦并联机器人机构，其特征在于：所述第一分支的第一转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第一转动自由度的输出参数；第二分支的第二转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第二转动自由度的输出参数；第三分支的第四转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第三转动自由度的输出参数。
CN201710520002.7A 2017-06-30 2017-06-30 一种三转动广义解耦并联机器人机构 Active CN107336216B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710520002.7A CN107336216B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种三转动广义解耦并联机器人机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710520002.7A CN107336216B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种三转动广义解耦并联机器人机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107336216A CN107336216A (zh) 2017-11-10
CN107336216B true CN107336216B (zh) 2020-03-31

Family

ID=60219269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710520002.7A Active CN107336216B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种三转动广义解耦并联机器人机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107336216B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108908295B (zh) * 2018-07-16 2021-07-27 西安工程大学 一种部分解耦的rpr并联机构
CN109925167B (zh) * 2019-04-03 2020-03-13 燕山大学 三转一移解耦踝关节康复机器人
CN110434840B (zh) * 2019-09-16 2024-04-02 河北工业大学 一种三自由度广义球面并联机构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101259618A (zh) * 2008-04-08 2008-09-10 浙江理工大学 不含冗余约束的三自由度移动并联机构
CN102699907A (zh) * 2012-03-19 2012-10-03 燕山大学 三自由度移动解耦并联机器人机构
CN102825595A (zh) * 2012-08-24 2012-12-19 燕山大学 输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构
CN104875193A (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 江南大学 一种1t&(1t2r)&1r完全各向同性混联机器人机构
CN104889976A (zh) * 2015-05-28 2015-09-09 燕山大学 一种三转动解耦球面并联机器人机构

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130042282A (ko) * 2011-10-18 2013-04-26 양국진 물체 및 공간을 삼차원 모델링을 할 수 있는 시스템을 지닌 병렬형 머니퓰레이터

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101259618A (zh) * 2008-04-08 2008-09-10 浙江理工大学 不含冗余约束的三自由度移动并联机构
CN102699907A (zh) * 2012-03-19 2012-10-03 燕山大学 三自由度移动解耦并联机器人机构
CN102825595A (zh) * 2012-08-24 2012-12-19 燕山大学 输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构
CN104875193A (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 江南大学 一种1t&(1t2r)&1r完全各向同性混联机器人机构
CN104889976A (zh) * 2015-05-28 2015-09-09 燕山大学 一种三转动解耦球面并联机器人机构

Also Published As

Publication number Publication date
CN107336216A (zh) 2017-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103737207A (zh) 一种六自由度混联焊接机器人机构
CN102615641B (zh) 一种五自由度并联动力头
CN107336216B (zh) 一种三转动广义解耦并联机器人机构
CN105082113A (zh) 一种完全各向同性两移两转并联机器人机构
CN103009376B (zh) 一种空间三转动并联机构
CN201168960Y (zh) 一种四自由度并联机构
CN105082112A (zh) 具有三移两转的完全各向同性并联机器人机构
CN103737582A (zh) 一种六自由度高精度先进焊接机器人机构
CN104999472A (zh) 肩胛骨联动的混联型五自由度仿生肩关节
CN107932482B (zh) 一种可实现三维转动和两维移动运动的五自由度并联机构
CN102240911A (zh) 具有两维转动和两维移动的非完全对称的四自由度空间并联机构
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
CN104552280A (zh) 一种两移两转四自由度解耦并联机构
CN206230517U (zh) 无耦合三自由度空间移动并联机构及使用该机构的雕刻机
CN102579137B (zh) 一种可实现三维平动一维转动的并联手术机械手
CN105904441A (zh) 一种两移动两转动四自由度全对称并联机构
CN109079761B (zh) 一种含闭环支链的两转一移的并联机器人
CN203460171U (zh) 可实现三维平动二维转动的并联机构
CN202162805U (zh) 具有解耦三自由度的球面转动并联机构
CN108908292B (zh) 一种可实现两转三移的混联解耦机床
CN102069393B (zh) 用于虚轴机床和机器人的三自由度并联机构
CN102166754B (zh) 一种两自由度机器人肩关节机构
CN102975196A (zh) 一种两转动自由度并联机构
CN109531550B (zh) 一种无耦合两转动并联机构
CN102990674A (zh) 一种a/b轴并联机构

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