CN108942898B - 含120个环的可展耦合机构 - Google Patents
含120个环的可展耦合机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108942898B CN108942898B CN201811122638.7A CN201811122638A CN108942898B CN 108942898 B CN108942898 B CN 108942898B CN 201811122638 A CN201811122638 A CN 201811122638A CN 108942898 B CN108942898 B CN 108942898B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- type
- degrees
- members
- shaped
- component
- 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
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
- B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
本发明公开了含120个环的可展耦合机构,该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形。正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接。该机构可看作是由30个相同的H单元体组合成，在相同驱动条件下，每个单元体有相同的运动特性，该机构各节点能够同步向几何中心收缩和展开运动，属于一种多环可展耦合机构，基于这种运动特性，该机构有望应用在建筑、制造、机器人、空间探索和分子研究等领域。
Description
技术领域
本发明是一种对称耦合机构，尤其涉及含120个环的可展耦合机构，属于机构学应用技术领域。
背景技术
随着机构由简单向复杂、平面向空间、单环向多环的不断发展，机构创新始终是机器装备创新的关键和研究热点。现有的并联机构具有承载能力强，刚度大，惯性低等优点，但是工作空间有限；串联机构工作空间大，结构简单灵巧，但强度低，不适用于重载场合。
在这样的发展趋势下，混联机构应运而生。这类机构很好地将串联机构和并联机构的优点有效复合，同时突破各自结构的缺点，近年来成为机构领域的研究热点。
结构组成复杂但外观新颖的混联机构，其机架和动平台之间的连接支链相互耦合，彼此之间并不独立，通常以多个相同的环结构连接成网状耦合机构的形式呈现，使得该类机构具备了结构功能及外观的双重优点，符合机构的发展趋势。但是，由于现有成熟的构型综合理论适用于具有独立分支的并联机构；与并联机构结构上的迥异，决定了己有的构型综合理论对多环耦合机构并不适用，大大限制了耦合机构，特别是多环耦合新机构的提出，对促进这类机构的大量开发和应用是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种含有120个环的单移动可展耦合机构，为企业及研究机构提供信息和技术支持，该机构能够根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为含120个环的可展耦合机构，该机构是一种单移动可展对称耦合结构，该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形。
正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接。
正五边形构件由5个V5型构件组合成，V5型构件末端转副轴线夹角为108度,正五边形构件上的5个转动副均布且相邻转动副轴线间的夹角为108度。
I型四边形的构件由2个Y1型构件组合成，Y1型构件由V1型构件即末端转动副轴线夹角为112.868度和V4型构件即末端转动副轴线夹角为67.132度组合成；Y1型构件上的3个转动副的相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度和180度，I型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度、112.868度、67.132度。
II型四边形构件由2个V2型构件即末端转动副轴线夹角为68.331度和2个V6型构件即末端转动副轴线夹角为111.669度组合成；II型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为68.331度、111.669度、68.331度、111.669度。
正三角形构件由3个V3型构件即末端转动副轴线夹角为60度组合成，正三角形构件上的3个转动副均布且相邻轴线夹角为60度。
该机构可看作是由30个相同的H单元体组合成，H单元体又由2个F单元体和2个G单元体组合成，相应地各节点处的N个V型构件组合成相应的Y1型构件和N边形构件。
F单元体由2个V1型构件、1个V2型构件、1个V3型构件和4个连杆组成，第一个V1型构件的两转动副的对称平面和第二个V1型构件的两转动副的对称平面a重合，V2型构件的两转动副的对称平面和V3型构件的两转动副的对称平面b重合；4个V型构件按V1-V2-V1-V3通过连杆依次铰接。
G单元体由2个V4型构件、1个V5型构件、1个V6型构件和4个连杆组成，第一个V4型构件的两转动副的对称平面和第二个V4型构件的两转动副的对称平面c重合，V5型构件的两转动副的对称平面和V6型构件的两转动副的对称平面d重合；4个V型构件按V4-V5-V4-V6通过连杆依次铰接。
H单元体由2个F单元体和2个G单元体组成，2个F单元体的对称平面b重合，2个G单元体的对称平面d重合，V1和V4型构件组合成1个Y1型构件，2个V2构件和2个V6型构件组合成1个II型四边形构件，H单元体外环构件次序为V5-Y1-V3-Y1-V5-Y1-V3-Y1，H环的中间是1个II型四边形构件通过连杆铰接外环的4个Y1形成的4个网孔。
与现有技术相比，该发明具有以下优点：
该机构内部结构可看作是由30个相同的含4个网孔的环状结构组合得到的多环网状结构，兼备串并联机构的优点，属于一种多环可展耦合机构。
该机构具有单自由度移动运动性质，在相同的驱动条件下，该机构能够单向移动且向几何中心收缩和展开运动，并且根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输，能更好地适应特殊场合，有良好的应用前景。
附图说明
图1中从左往右依次为正三角形构件、I型四边形构件、II型四边形构件和五边形构件的示意图。
图中：V1和V4型构件组合成1个Y1型构件，2个Y1型构件组成1个I型四边形构件，2个V2型构件和2个V6型构件组成1个II型四边形构件，3个V3型构件组成1个正三角形构件，5个V5型构件组成1个正五边形构件。
图2为F单元体示意图。
图中：F单元体由2个V1型构件、1个V2型构件、1个V3型构件和4个连杆按V1-V2-V1-V3依次铰接组合成。
图3为G单元体示意图。
图中：G单元体由2个V4型构件、1个V5型构件、1个V6型构件和4个连杆按V4-V5-V4-V6依次铰接组合成。
图4为H单元体示意图。
图中：H单元体由2个F单元体和2个G单元体组成，2个F单元体的对称平面b重合，2个G单元体的对称平面d重合，V1和V4组合成1个Y1型构件，2个V2型构件和2个V6型构件组成1个II型四边形构件，H单元体外环构件次序为V5-Y1-V3-Y1-V5-Y1-V3-Y1，H环的中间是1个II型四边形构件通过连杆铰接外环的4个Y1形成的4个网孔。
图5为菱形三十面体示意图。
图6为含120环的可展耦合机构示意图。
图中：该机构由12个正五边形构件，60个I型四边形构件，30个II型四边形构件，20个正三角形构件和240个连杆组成。
具体实施方式
如图1-6所示，含120个环的可展耦合机构，该机构是一种单移动可展对称耦合结构，该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形。
正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接。
正五边形构件由5个V5型构件组合成，V5型构件末端转副轴线夹角为108度,正五边形构件上的5个转动副均布且相邻转动副轴线间的夹角为108度。
I型四边形的构件由2个Y1型构件组合成，Y1型构件由V1型构件即末端转动副轴线夹角为112.868度和V4型构件即末端转动副轴线夹角为67.132度组合成；Y1型构件上的3个转动副的相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度和180度，I型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度、112.868度、67.132度。
II型四边形构件由2个V2型构件即末端转动副轴线夹角为68.331度和2个V6型构件即末端转动副轴线夹角为111.669度组合成；II型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为68.331度、111.669度、68.331度、111.669度。
正三角形构件由3个V3型构件即末端转动副轴线夹角为60度组合成，正三角形构件上的3个转动副均布且相邻轴线夹角为60度。
该机构可看作是由30个相同的H单元体组合成，H单元体又由2个F单元体和2个G单元体组合成，相应地各节点处的N个V型构件组合成相应的Y1型构件和N边形构件。
F单元体由2个V1型构件、1个V2型构件、1个V3型构件和4个连杆组成，第一个V1型构件的两转动副的对称平面和第二个V1型构件的两转动副的对称平面a重合，V2型构件的两转动副的对称平面和V3型构件的两转动副的对称平面b重合；按V1-V2-V1-V3通过连杆依次铰接各构件组成F单元体。
G单元体由2个V4型构件、1个V5型构件、1个V6型构件和4个连杆组成，第一个V4型构件的两转动副的对称平面和第二个V4型构件的两转动副的对称平面c重合，V5型构件的两转动副的对称平面和V6型构件的两转动副的对称平面d重合；按V4-V5-V4-V6通过连杆依次铰接各构件组成G单元体。
H单元体由2个F单元体和2个G单元体组成，2个F单元体的对称平面b重合，2个G单元体的对称平面d重合，V1和V4型构件组合成1个Y1型构件，2个V2构件和2个V6型构件组合成1个II型四边形构件，H单元体外环构件次序为V5-Y1-V3-Y1-V5-Y1-V3-Y1，H环的中间是1个II型四边形构件通过连杆铰接外环的4个Y1形成的4个网孔。
30个H单元体对应菱形三十面体的30个面组合形成含120环的可展耦合机构。
Claims (3)
1.含120个环的可展耦合机构，其特征在于：该机构是一种单移动可展对称耦合结构，该机构包括122个节点、240个连杆和120个面；122个节点包括12个正五边形构件、60个I型四边形构件、30个II型四边形构件、20个正三角形构件；
正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接；
正五边形构件由5个V5型构件组合成，V5型构件末端转副轴线夹角为108度, 正五边形构件上的5个转动副均布且相邻转动副轴线间的夹角为108度；
I型四边形的构件由2个Y1型构件组合成，Y1型构件由V1型构件即末端转动副轴线夹角为112.868度和V4型构件即末端转动副轴线夹角为67.132度组合成；Y1型构件上的3个转动副的相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度和180度，I型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度、112.868度、67.132度；
II型四边形构件由2个V2型构件即末端转动副轴线夹角为68.331度和2个V6型构件即末端转动副轴线夹角为111.669度组合成；II型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为68.331度、111.669度、68.331度、111.669度；
V1-V6型构件均为V型构件；正三角形构件由3个V3型构件即末端转动副轴线夹角为60度组合成，正三角形构件上的3个转动副均布且相邻轴线夹角为60度。
2.根据权利要求1所述的含120个环的可展耦合机构，其特征在于：该机构还能够看作是由30个相同的H单元体组合成，H单元体又由2个F单元体和2个G单元体组合成，且各节点处的N个V型构件组合成相应的Y1型构件和N边形构件；
F单元体由2个V1型构件、1个V2型构件、1个V3型构件和4个连杆组成，第一个V1型构件的两转动副的对称平面和第二个V1型构件的两转动副的对称平面a重合，V2型构件的两转动副的对称平面和V3型构件的两转动副的对称平面b重合；4个V型构件按V1-V2-V1-V3通过连杆依次铰接；
G单元体由2个V4型构件、1个V5型构件、1个V6型构件和4个连杆组成，第一个V4型构件的两转动副的对称平面和第二个V4型构件的两转动副的对称平面c重合，V5型构件的两转动副的对称平面和V6型构件的两转动副的对称平面d重合；4个V型构件按V4-V5-V4-V6通过连杆依次铰接。
3.根据权利要求2所述的含120个环的可展耦合机构，其特征在于：H单元体由2个F单元体和2个G单元体组成，2个F单元体的对称平面b重合，2个G单元体的对称平面d重合，V1和V4型构件组合成1个Y1型构件，2个V2构件和2个V6型构件组合成1个II型四边形构件，H单元体外环构件次序为V5-Y1-V3-Y1-V5-Y1-V3-Y1，H环的中间是1个II型四边形构件通过连杆铰接外环的4个Y1形成的4个网孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811122638.7A CN108942898B (zh) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | 含120个环的可展耦合机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811122638.7A CN108942898B (zh) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | 含120个环的可展耦合机构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108942898A CN108942898A (zh) | 2018-12-07 |
| CN108942898B true CN108942898B (zh) | 2021-06-25 |
Family
ID=64472035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811122638.7A Active CN108942898B (zh) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | 含120个环的可展耦合机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108942898B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109968327B (zh) * | 2019-03-28 | 2021-03-16 | 北京工业大学 | 一种含十六环的可展耦合机构 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3028545A1 (fr) * | 2014-11-18 | 2016-05-20 | Atelier Idma | Module d'abri leger, son procede de montage et abri leger comprenant au moins un tel module d'abri |
| CN106393063A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-15 | 北京工业大学 | 单自由度移动十二面体可展对称耦合机构 |
| CN106493717A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-15 | 北京工业大学 | 一种二十面体的单移动可展对称耦合机构 |
| CN106956244A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-07-18 | 中国地质大学（武汉） | 含4r耦合支链的可展单元及基于此的大折展比可展机构 |
| CN107146939A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-09-08 | 中国地质大学（武汉） | 含4r耦合支链的可展连杆单元及基于此的空间可展机构 |
| CN107416229A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-12-01 | 中国地质大学（武汉） | 含2r耦合支链的可展单元及基于此的大型伞状折展机构 |
-
2018
- 2018-09-26 CN CN201811122638.7A patent/CN108942898B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3028545A1 (fr) * | 2014-11-18 | 2016-05-20 | Atelier Idma | Module d'abri leger, son procede de montage et abri leger comprenant au moins un tel module d'abri |
| CN106393063A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-15 | 北京工业大学 | 单自由度移动十二面体可展对称耦合机构 |
| CN106493717A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-15 | 北京工业大学 | 一种二十面体的单移动可展对称耦合机构 |
| CN106956244A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-07-18 | 中国地质大学（武汉） | 含4r耦合支链的可展单元及基于此的大折展比可展机构 |
| CN107146939A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-09-08 | 中国地质大学（武汉） | 含4r耦合支链的可展连杆单元及基于此的空间可展机构 |
| CN107416229A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-12-01 | 中国地质大学（武汉） | 含2r耦合支链的可展单元及基于此的大型伞状折展机构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108942898A (zh) | 2018-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105397800B (zh) | 非对称两自由度移动多环耦合机构 | |
| CN106992353B (zh) | 一种新型环形可展开桁架结构 | |
| CN108942898B (zh) | 含120个环的可展耦合机构 | |
| CN105438444A (zh) | 可变形机翼及采用该机翼的垂直起降飞行器 | |
| CN112454341B (zh) | 基于空间过约束四杆机构的可折叠并联机构 | |
| CN102673759A (zh) | 一种变刚度仿生摆动推进装置 | |
| CN105863061B (zh) | 一种具有刚性压杆的可折叠柱面索膜结构 | |
| CN105756192B (zh) | 一种可折叠柱面网壳结构 | |
| CN107685880A (zh) | 一种可展组合单元及其组成的大型空间可展机构 | |
| CN106602207B (zh) | 四棱柱模块化可展开抛物柱面天线 | |
| CN102912852A (zh) | 一种正四面体对称型可展机构单元 | |
| CN105881509A (zh) | 具有单自由度移动的双正四面体叠加对称耦合机构 | |
| CN109110156B (zh) | 一种基于三棱柱可展单元变换刚性铰链连接空间可展机构 | |
| CN107097211A (zh) | 两层两环对称连杆单元及基于此的大折展比伞状可展机构 | |
| CN109968327B (zh) | 一种含十六环的可展耦合机构 | |
| CN106972280A (zh) | 一种绳索驱动片弹簧式星载天线环形桁架结构 | |
| CN202611063U (zh) | 平板式开合屋盖结构 | |
| CN111641020B (zh) | 一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构 | |
| CN106759918B (zh) | 一种具有刚性面板的可展结构 | |
| CN103264735B (zh) | 一种欠驱动混联行走机构 | |
| CN107416229A (zh) | 含2r耦合支链的可展单元及基于此的大型伞状折展机构 | |
| CN104818885A (zh) | 一种拉簧驱动的剪式铰可展开穹顶式结构 | |
| CN106284803A (zh) | 一种具有四块刚性板折叠单元的可展开柱面网壳结构 | |
| CN111293403B (zh) | 一种单自由度对称空间耦合可展单元及基于此的空间可展机构 | |
| CN106759917B (zh) | 一种具有梯形刚性屋面结构单元的平面径向开合屋盖结构 |
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 |