CN107901026A - 一种基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构 - Google Patents

一种基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构 Download PDF

Info

Publication number
CN107901026A
CN107901026A CN201711083326.5A CN201711083326A CN107901026A CN 107901026 A CN107901026 A CN 107901026A CN 201711083326 A CN201711083326 A CN 201711083326A CN 107901026 A CN107901026 A CN 107901026A
Authority
CN
China
Prior art keywords
connecting rod
rrs
series connection
halfpace
pair
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
CN201711083326.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107901026B (zh
Inventor
许允斗
王增照
赵云
姚建涛
赵永生
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 CN201711083326.5A priority Critical patent/CN107901026B/zh
Publication of CN107901026A publication Critical patent/CN107901026A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107901026B publication Critical patent/CN107901026B/zh
Active 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
    • 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
    • B25J9/0033—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a prismatic joint at the base
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

一种少输入阵列输出两转一移三自由度并联机构，其包括机架、PPP串联主动支链、n个3‑RRS被动并联机构以及与3‑RRS被动并联机构数量相等的中间连杆，3‑RRS并联机构的三条支链上端都是通过球副与输出动平台相连，下端通过转动副与机架相连，能够实现绕水平面上相垂直轴线转动以及沿竖直轴移动三个自由度；PPP串联主动链驱动中间平台，使得中间平台可以三维空间内实现任意方向平移，中间平台下端与PPP串联主动链输出件连接，上端与中间连杆固连，中间连杆上端通过球副与并联机构输出动平台连接，通过串联主动链实现对中间平台的驱动，中间平台通过n个中间连杆带动n个3‑RRS并联机构输出动平台的阵列输出。本发明大大提高了能源利用率和工作效率，在天线、娱乐设施等场合具有广阔应用前景。

Description

一种基于少输入阵列输出的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
一种少输入阵列输出两转一移三自由度的并联机构包含多个相同的输出构件而驱动只需添加少数几个，具有工作效率高等优点。1978年，Hunt首次提出把六自由度并联机构作为机器人操作器，由此拉开并联机器人研究的序幕，少自由度并联机构与6自由度机构相比，具有机械结构简单，制造和控制成本相对较低等优点。可是对于少自由度并联机构来说，自Hunt1983年提出第一个对称的三自由度3-RPS并联机构以后，研究进展的比较缓慢，二十余年综合的比较好的只有为数可数的几种。目前并联机构主要由多个驱动构件带动一个输出平台的运动，而少输入多输出的并联机构还十分少，该类并联机构能够通过少数几个输入实现多个输出工作效率大大提高，应用前景广阔。专利CN201610513689.7提出一种基于并联机构的单驱动一平移二旋转三维灌砂振实器，其主要功能是当主动链上施加一个往复驱动时，动平台能够同时实现沿Z轴的移动和绕X、Y轴的摆动，该专利所涉及的并联机构仅是实现了单输入同个平台的多维输出；专利CN104972453提出了一类具有多运动平台的并联机构，该类机构通用驱动副实现多运动平台的相同输出，而该专利所涉及机构运动平台数一般为两个，并不能实现很多运动平台的阵列输出；专利CN106965162A提出了一种单输入多相同转动输出的单自由度并联机构，通过一个移动平台的单输入实现多个输出构件的相同转动输出，大幅提高工作效率，该专利机构运动平台仅能实现单个自由度。然而，目前能够实现少输入多运动平台的多个自由度输出机构目前还尚未报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现多个并联机构的同步运动、提高能源利用率和工作效率的基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构。
本发明包括：机架、PPP串联主动链、中间平台、n个3-RRS被动并联机构以及与3-RRS被动并联机构数量相等的中间连杆，所述PPP串联主动支链包括三个移动副和三个串联连杆，其中第一移动副通过第一串联连杆与第二移动副连接，第一移动副可实现水平方向的前后移动，第二移动副通过第二串联连杆与第三移动副连接，第二移动副可实现水平方向的左右移动，第三移动副通过第三串联连杆与中间平台连接，第三移动副可实现竖直方向的上下移动，所述三个移动副串联后通过第三串联连杆与中间平台固联，能够实现中间平台在三维空间内任意方向上的平移；
所述3-RRS并联机构包括三条结构相同的RRS支链和输出动平台，每条RRS支链包括第一转动副、第二转动副、第一连杆、第二连杆和第一球副，其中第一连杆的一端通过第一转动副与机架连接，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，第二连杆另一端通过第一球副与输出动平台连接，所述第一转动副和第二转动副的轴线平行；三条RRS支链的第一转动副呈正三角形均布在机架上，其任意两个转动副的轴线夹角为120°，三个第一球副呈正三角形均布在输出动平台上；
与3-RRS被动并联机构数量相等的中间连杆的一端分别通过第二球副与对应的3-RRS并联机构输出动平台的中心连接，每个输出动平台中心正下方的机架上设有通孔，该中间连杆的另一端穿过该通孔与中间平台连接；串联主动链实现对中间平台的驱动，中间平台通过中间连杆实现3-RRS并联机构的同步驱动，在整个机构运动过程中，实现了少输入阵列输出的同步运动。
本发明与现有技术相比具有如下优点：通过三个移动副的驱动实现了一批3-RRS并联机构输出动平台的阵列输出，大大提高能源利用率，提升工作效率，在需要有阵列输出的天线、影院娱乐设施等方面具有广阔应用前景。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
图2是本发明PPP串联主动链的示意简图。
图3是本发明3-RRS并联机构的示意简图。
图中：1-PPP串联主动支链、2-中间平台、3-机架、4-3-RRS并联机构、101-第一移动副、102-第一串联连杆、103-第二移动副、104-第二串联连杆、105-第三移动副、106-第三串联连杆、401-第一转动副、402-第一连杆、403-第二转动副、404-第二连杆、405-第一球副、406-输出动平台、407-第二球副、408-中间连杆。
具体实施方式
在图1和图2所示的基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构示意中，PPP串联主动支链1中第一移动副101通过第一串联连杆102与第二移动副103连接，第一移动副可实现水平方向的前后移动，第二移动副通过第二串联连杆104与第三移动副105连接，第二移动副可实现水平方向的左右移动，第三移动副通过第三串联连杆106与中间平台2底部固连，第三移动副可实现竖直方向的上下移动，所述三个移动副串联后通过第三串联连杆与中间平台固联，能够实现中间平台在三维空间内任意方向上的平移；
四个3-RRS并联机构4在机架上均布，如图3所示，每个3-RRS并联机构包括三条结构相同的RRS支链和输出动平台，每条RRS支链中的第一连杆402的一端通过第一转动副401与机架3连接，第一连杆的另一端通过第二转动副403与第二连杆404的一端连接，第二连杆另一端通过第一球副405与输出动平台406连接，所述第一转动副和第二转动副的轴线平行；三条RRS支链的第一转动副呈正三角形均布在机架上，其任意两个转动副的轴线夹角为120°，三个第一球副呈正三角形均布在输出动平台上；
四个中间连杆408的一端分别通过第二球副407与对应的四个3-RRS并联机构输出动平台的中心连接，每个输出动平台中心正下方的机架上设有通孔，该中间连杆的另一端穿过该通孔与中间平台连接；串联主动链实现对中间平台的驱动，中间平台通过四个中间连杆实现四个3-RRS并联机构的同步驱动，在整个机构运动过程中，实现了少输入阵列输出的同步运动。

Claims (1)

1.一种少输入阵列输出两转一移三自由度并联机构，其包括机架、PPP串联主动链、中间平台、n个3-RRS被动并联机构以及与3-RRS被动并联机构数量相等的中间连杆，其特征在于：所述PPP串联主动支链包括三个移动副和三个串联连杆，其中第一移动副通过第一串联连杆与第二移动副连接，第一移动副可实现水平方向的前后移动，第二移动副通过第二串联连杆与第三移动副连接，第二移动副可实现水平方向的左右移动，第三移动副通过第三串联连杆与中间平台连接，第三移动副可实现竖直方向的上下移动，所述三个移动副串联后通过第三串联连杆与中间平台固联，能够实现中间平台在三维空间内任意方向上的平移；
所述3-RRS并联机构包括三条结构相同的RRS支链和输出动平台，每条RRS支链包括第一转动副、第二转动副、第一连杆、第二连杆和第一球副，其中第一连杆的一端通过第一转动副与机架连接，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，第二连杆另一端通过第一球副与输出动平台连接，所述第一转动副和第二转动副的轴线平行；三条RRS支链的第一转动副呈正三角形均布在机架上，其任意两个转动副的轴线夹角为120°，三个第一球副呈正三角形均布在输出动平台上；
与3-RRS被动并联机构数量相等的中间连杆的一端分别通过第二球副与对应的3-RRS并联机构输出动平台的中心连接，每个输出动平台中心正下方的机架上设有通孔，该中间连杆的另一端穿过该通孔与中间平台连接。
CN201711083326.5A 2017-11-07 2017-11-07 一种基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构 Active CN107901026B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711083326.5A CN107901026B (zh) 2017-11-07 2017-11-07 一种基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711083326.5A CN107901026B (zh) 2017-11-07 2017-11-07 一种基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107901026A true CN107901026A (zh) 2018-04-13
CN107901026B CN107901026B (zh) 2021-01-08

Family

ID=61843568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711083326.5A Active CN107901026B (zh) 2017-11-07 2017-11-07 一种基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107901026B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111216102A (zh) * 2019-12-09 2020-06-02 燕山大学 主辅3pss+s型并联自稳平台
CN114102561A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 南昌大学 一种具有圆柱面平移和一维转动并联机器人装置
CN114161391A (zh) * 2021-11-22 2022-03-11 燕山大学 两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06170761A (ja) * 1991-10-24 1994-06-21 Agency Of Ind Science & Technol マイクロマニピュレータ
CN1528561A (zh) * 2003-10-08 2004-09-15 杨廷力 用于虚轴机床与机器人等的一类(两平移三转动)并联机构
CN101179157A (zh) * 2007-11-14 2008-05-14 清华大学 大型射电望远镜主动反射面共驱动并联机构阵列
US8245595B2 (en) * 2009-04-30 2012-08-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Two-axis non-singular robotic wrist
CN203092560U (zh) * 2013-03-13 2013-07-31 燕山大学 两转一移三自由度无过约束非对称并联机构
US20140074243A1 (en) * 2011-11-11 2014-03-13 Springactive, Inc. Robotic Device and Method of Using a Parallel Mechanism
CN104875191A (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 江南大学 一种(3t)&(2r)完全解耦混联机器人机构
CN105666466A (zh) * 2016-03-12 2016-06-15 常州大学 一种单输入三平移一转动并联机器人平台
CN105856193A (zh) * 2016-05-10 2016-08-17 燕山大学 一种存在两条连续转动轴线的二自由度转动并联机构

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06170761A (ja) * 1991-10-24 1994-06-21 Agency Of Ind Science & Technol マイクロマニピュレータ
CN1528561A (zh) * 2003-10-08 2004-09-15 杨廷力 用于虚轴机床与机器人等的一类(两平移三转动)并联机构
CN101179157A (zh) * 2007-11-14 2008-05-14 清华大学 大型射电望远镜主动反射面共驱动并联机构阵列
US8245595B2 (en) * 2009-04-30 2012-08-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Two-axis non-singular robotic wrist
US20140074243A1 (en) * 2011-11-11 2014-03-13 Springactive, Inc. Robotic Device and Method of Using a Parallel Mechanism
CN203092560U (zh) * 2013-03-13 2013-07-31 燕山大学 两转一移三自由度无过约束非对称并联机构
CN104875191A (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 江南大学 一种(3t)&(2r)完全解耦混联机器人机构
CN105666466A (zh) * 2016-03-12 2016-06-15 常州大学 一种单输入三平移一转动并联机器人平台
CN105856193A (zh) * 2016-05-10 2016-08-17 燕山大学 一种存在两条连续转动轴线的二自由度转动并联机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
沈惠平等: "平面机构的少输入-多输出特性及其应用研究", 《机械设计与制造工程》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111216102A (zh) * 2019-12-09 2020-06-02 燕山大学 主辅3pss+s型并联自稳平台
CN111216102B (zh) * 2019-12-09 2022-06-14 燕山大学 主辅3pss+s型并联自稳平台
CN114161391A (zh) * 2021-11-22 2022-03-11 燕山大学 两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构
CN114161391B (zh) * 2021-11-22 2024-07-16 燕山大学 两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构
CN114102561A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 南昌大学 一种具有圆柱面平移和一维转动并联机器人装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107901026B (zh) 2021-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107901026A (zh) 一种基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构
CN103381602B (zh) 一种完全解耦的两移一转三自由度空间并联机构
CN107336219B (zh) 一种具有两移动三转动五自由度的并联机构
CN105563468B (zh) 一种凸轮控制的并联机械手
CN204525455U (zh) 一种变拓扑四自由度并联机构
CN104002298A (zh) 一种两移动一转动解耦并联机器人机构
CN101036986B (zh) 一种具有两转动和一移动的三自由度并联机器人机构
CN105904441B (zh) 一种两移动两转动四自由度全对称并联机构
CN106426094B (zh) 一种四自由度并联机构
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
CN106426111B (zh) 连续回转式四支链三平一转高速并联机械手
CN107139164A (zh) 一种球面并联机构
CN105690374B (zh) 一种含丝传动的三自由度同轴输出机构
CN107175654A (zh) 一种具有两转动两移动的结构冗余并联机构
CN105345810A (zh) 三移动一转动型四自由度空间并联机构
CN104626122A (zh) 一种(1t2r)&1r四自由度解耦混联机构
CN104626130A (zh) 一种变拓扑四自由度并联机构
CN108058158A (zh) 可实现两转动两移动解耦运动的四自由度并联机构
CN103386681A (zh) 可实现三维平动三维转动的并联机构
CN103264384A (zh) 串并混联式三自由度平动搬运机构
CN105364918A (zh) 一种丝杆传动的伪四自由度并联机器人
CN107932482A (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
CN104942795B (zh) 一移动二转动三自由度转动移动完全解耦并联机构
CN102975197A (zh) 三维平动二维转动自由度的并联机械手
CN104875191A (zh) 一种(3t)&(2r)完全解耦混联机器人机构

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