CN108000495A - 一种具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构 - Google Patents

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    • 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

Abstract

本发明涉及工业机器人领域。目的是提供一种具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，该并联机构应具有转动能力大、刚度高、承载能力大、动力学性能好的优点。技术方案是：一种具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、副机架、动平台以及并联连接在副机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支；所述机架与副机架之间分别设置转动副以及与转动副配合的弧形移动副；所述弧形移动副包括弧形导轨以及相应配合的滑块；所述转动副穿过弧形导轨的圆心并且还垂直于弧形导轨的半径。

Description

一种具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构
技术领域
本发明涉及工业机器人领域，具体是具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，可用于大型零部件的曲面加工等场合。
背景技术
相比于串联机构，并联机构通过两条及以上的分支将机架和动平台连接起来，特殊的多闭环结构使得并联机构结构紧凑、刚度高、承载能力大。同时，并联机构中驱动机构运动的电机可安装于靠近机架处，这一特点使得并联机构具有较高的操作速度和较好的动力学特性。基于上述优点，并联机构得到了广泛的研究与应用，而其中具有两转动一移动自由度的并联机构更是受到了重视，其可应用于复杂曲面的加工、装配、打磨抛光等工业领域。
尽可能提高两转动一移动并联机构的两个转动能力，是该类机构的一个设计评价标准。在不通过移动平台改变零部件位置的前提下，大范围的转动能力可使得两转动一移动并联机构加工零部件曲面的范围大大增加，提高加工效率。但现有的一些两转动一移动并联机构(CN 103144097 A，CN 104889978 A)并不能同时实现两个角度的大范围转动，这在一定程度上限制了机构的应用前景。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，该并联机构应具有转动能力大、刚度高、承载能力大、动力学性能好的优点。
本发明的技术方案是：
一种具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、副机架、动平台以及并联连接在副机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支；
所述机架与副机架之间分别设置转动副以及与转动副配合的弧形移动副；所述弧形移动副包括弧形导轨以及相应配合的滑块；所述转动副穿过弧形导轨的圆心并且还垂直于弧形导轨的半径；
所述第一分支包括依次连接在副机架与动平台之间的上转动副、第一移动副、作为第一移动副导杆的第三连杆以及下转动副；所述第二分支包括依次连接在副机架与动平台之间的虎克铰、作为第二移动副滑块的虎克铰内铰接套、作为第二移动副导杆的第二连杆以及第二转动副；
所述两条第一分支的上转动副对称布置在副机架上且对称于第二分支布置；所述第一分支中，上转动副轴线平行于下转动副轴线并且还垂直于第一移动副轴线；所述第二分支中，虎克铰内铰接套的转动轴线平行于第二转动副轴线并且还垂直于第二移动副轴线；所述第一移动副与弧形移动副为驱动副；
所述两条上转动副轴线与虎克铰外铰接套的转动轴线互相平行；所述虎克铰外铰接套的转动轴线位于弧形导轨的半径线上且垂直于两个第三连杆轴线形成的平面。
所述弧形导轨的圆心到两个上转动副的轴线距离相等。
所述第一移动副与弧形移动副为驱动副。
所述第一移动副与弧形移动副为滚珠丝杠机构。
本发明的有益效果是：
本发明提出的并联机构可以执行大转动范围的空间两转动一移动运动，具有转动角度大、刚度高、承载能力大、动力学性能好的优点，可用于复杂曲面加工、运动模拟等领域。
附图说明
图1为本发明实施例的立体结构示意图。
图2为图1中第一分支的立体结构示意图。
图3为图1中第二分支的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示的具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，包括机架(图中省略)、副机架5、动平台1以及并联连接在副机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支。
所述副机架可转动地定位在机架上，机架与副机架之间分别设置转动副11以及与转动副配合的弧形移动副；所述弧形移动副包括弧形导轨21、与弧形导轨相应配合的滑块22；所述弧形导轨与机架固定，滑块与副机架固定；所述转动副的轴线穿过弧形导轨的圆心(圆弧圆心)并且还垂直于弧形导轨的半径。
所述两条第一分支的上转动副对称布置在副机架上且对称于第二分支布置。
所述第一分支包括依次连接在副机架与动平台之间的上转动副13、第一移动副14、作为第一移动副导杆的第三连杆15以及下转动副16。所述第一分支中，上转动副轴线平行于下转动副轴线并且还垂直于第一移动副轴线。
所述第二分支包括依次连接在副机架与动平台之间的虎克铰、作为第二移动副滑块的虎克铰内铰接套24、作为第二移动副导杆的第二连杆25以及第二转动副26。所述第二分支中，虎克铰固定在副机架上，虎克铰的外铰接套23的转动轴线与内铰接套24的转动轴线互相垂直，虎克铰外铰接套的转动轴线垂直于第二转动副轴线，虎克铰内铰接套的转动轴线平行于第二转动副轴线并且还垂直于第二移动副轴线。
所述两条上转动副轴线、两条下转动副轴线、虎克铰外铰接套的转动轴线互相平行并且还垂直于第二转动副轴线与虎克铰内铰接套的转动轴线。所述虎克铰外铰接套的转动轴线位于弧形导轨的半径线；虎克铰外铰接套的转动轴线穿过弧形导轨的圆心，转动副轴线同时垂直于上转动副轴线、下转动副轴线、虎克铰外铰接套的转动轴线。所述虎克铰外铰接套的转动轴线与转动副轴线的交点为弧形导轨的圆心，并且该交点到两个上转动副的距离相等。
所述第一移动副与弧形移动副为驱动副，当驱动副运动时，该并联机构可作大转动范围的两转动一移动三自由度运动。所述第一移动副与弧形移动副为滚珠丝杠机构。

Claims (5)

1.一种具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、副机架(5)、动平台(1)以及并联连接在副机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支；
所述机架与副机架(5)之间分别设置转动副(11)以及与转动副配合的弧形移动副；所述弧形移动副包括弧形导轨(21)以及相应配合的滑块(22)；所述转动副的轴线穿过弧形导轨的圆心并且还垂直于弧形导轨的半径；
所述第一分支包括依次连接在副机架与动平台之间的上转动副(13)、第一移动副(14)、作为第一移动副导杆的第三连杆(15)以及下转动副(16)；所述第二分支包括依次连接在副机架与动平台之间的虎克铰、作为第二移动副滑块的虎克铰内铰接套(24)、作为第二移动副导杆的第二连杆(25)以及第二转动副(26)；
所述两条第一分支的上转动副对称布置在副机架上且对称于第二分支布置；所述第一分支中，上转动副轴线平行于下转动副轴线并且还垂直于第一移动副轴线；所述第二分支中，虎克铰内铰接套的转动轴线平行于第二转动副轴线并且还垂直于第二移动副轴线。
2.根据权利要求1所述的具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，其特征在于：所述两条上转动副轴线与虎克铰外铰接套的转动轴线互相平行；所述虎克铰外铰接套的转动轴线位于弧形导轨的半径线上且垂直于两个第三连杆轴线形成的平面。
3.根据权利要求2所述的具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，其特征在于：所述弧形导轨的圆心到两个上转动副的轴线距离相等。
4.根据权利要求3所述的具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第一移动副与弧形移动副为驱动副。
5.根据权利要求4所述的具有大摆角的两转动一移动冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第一移动副与弧形移动副为滚珠丝杠机构。
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