CN109129437A - 一种耦合度为1但具有解析位置正解的三平移并联操作平台 - Google Patents

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沈惠平
曾博雄
孟庆梅
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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

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Abstract

一种耦合度为1但具有解析位置正解的三平移并联操作平台，包含第一混合支链、第二混合支链以及静平台(0)、动平台(1)，第一混合支链由在同一平面内的、由四个转动副组成的平行四边形一(Ra1Rb1Rc1Rd1)与平行四边形二(Ra2Rb2Rc2Rd2)的相邻短边(Rc1Rd1、Ra2Rb2)通过构件一(4)刚性连接后，平行四边形二又与平行四边形三(Ra3Rb3Rc3Rd3)的相邻短边(Rc2Rd2、Ra3Rb3)通过构件二(7)刚性连接，但平行四边形二与平行四边形三的运动平面相互垂直；第二条混合支链包含由六个平行轴线的转动副一、二、三、四、五、六(R11、R12、R13、R23、R22、R21)组成的平面六杆机构，进一步，六杆平面机构的运动平面与平行四边形一的运动平面相互平行。

Description

一种耦合度为1但具有解析位置正解的三平移并联操作平台
技术领域
本发明涉及一种并联机器人机构，提供一个新的具有解析位置正解的三平移并联操作平台。
背景技术
三平移并联结构的操作手已得到了工业应用，Clavel发明了著名的三维平移Delta机构，之后很多学者研究了Delta机构的衍生机构，Tsai等提出了一种移动副驱动、支链含4R平行四边形机构的三自由度移动并联机构；Kong等提出了一种三自由度3-CRR机构；李仕华等提出了一种新型3-RRUR三平移并联平台机构；陆晶等提出了一种3-RRRP(4R)三平移机构；Zeng等设计了一种三平移Tri-pyramid并联机构；Mazare等提出了一种三自由度3-[P2(US)]机构，并对机构进行了运动学和灵巧度分析。
但具有解析位置正解的三平移并联操作平台还不多。因此，要提出新的具有解析位置正解的三平移并联操作平台。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术的不足，而提供一个新的零耦合度的含寄生运动的并联机构，这个机构具有结构简单、零耦合度、解析式运动学正解等优点。
本发明的技术方案是，一种耦合度为1但具有解析位置正解的三平移并联操作平台，包含第一混合支链、第二混合支链以及两者连接的静平台(0)、动平台(1)，其特征在于：第一混合支链由在同一平面内的、由四个转动副组成的平行四边形一(Ra1Rb1Rc1Rd1)与平行四边形二(Ra2Rb2Rc2Rd2)的相邻短边(Rc1Rd1、Ra2Rb2)通过构件一(4)刚性连接后，平行四边形二又与平行四边形三(Ra3Rb3Rc3Rd3)的相邻短边(Rc2Rd2、Ra3Rb3)通过构件二(7)刚性连接，但平行四边形二与平行四边形三的运动平面相互垂直，进一步，平行四边形三的另一短边(Rc3Rd3)与动平台(1)的一端固定连接，平行四边形一的另一短边(Ra1Rb1)与静平台(0)固定连接；第二条混合支链包含由六个平行轴线的转动副一、二、三、四、五、六(R11、R12、R13、R23、R22、R21)组成的平面六杆机构，其中，转动副一(R11)、转动副六(R21)分别与静平台(0)铰接，转动副三(R13)与转动副四(R23)所在的构件三(15)通过轴线平行于连线R13-R23的转动副七(R4)连接构件四(16)的一端，构件四(16)的另一端又与另一轴线平行于转动副七(R4)轴线的转动副八(R5)连接，且转动副八(R5)与动平台(1)的另一端铰接，进一步，六杆平面机构的运动平面与平行四边形一的运动平面相互平行。这种拓扑约束使该机构的耦合度为1，但具有解析位置正解。
当静平台(0)上的转动副一(R11)、转动副六(R21)以及平行四边形一本身的一个转动副(Ra1或Rb1)为驱动副时，动平台(1)能产生三平移的输出运动；进一步，转动副一(R11)、转动副六(R21)以及平行四边形一本身可分别用移动副一(P1)、移动副二(P2)、移动副三(P3)来替代，移动副一、移动副二在同一条直线导轨上，移动副三的直线导轨与移动副一、移动副二的直线导轨相互平行。
附图说明
附图1、图2为本发明的两个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。
图1所示的并联机构可为本发明的第1个实施例，其技术方案是这样的：一种耦合度为1但具有解析位置正解的三平移并联操作平台，包含第一混合支链、第二混合支链以及两者连接的静平台0、动平台1，第一混合支链由在同一平面内的、由四个转动副组成的平行四边形一Ra1Rb1Rc1Rd1的相邻短边Rc1Rd1与平行四边形二Ra2Rb2Rc2Rd2的相邻短边Ra2Rb2通过构件一4刚性连接后，平行四边形二的相邻短边Rc2Rd2又与平行四边形三Ra3Rb3Rc3Rd3的相邻短边Ra3Rb3通过构件二7刚性连接，但平行四边形二与平行四边形三的运动平面相互垂直，进一步，平行四边形三的另一短边Rc3Rd3与动平台1的一端固定连接，平行四边形一的另一短边Ra1Rb1与静平台0固定连接；第二条混合支链包含由六个平行轴线的转动副一、二、三、四、五、六(分别为R11、R12、R13、R23、R22、R21)组成的平面六杆机构，其中，转动副一R11、转动副六R21分别与静平台0铰接，转动副三R13与转动副四R23所在的构件三15通过轴线平行于连线R13-R23的转动副七R4连接构件四16的一端，构件四16的另一端又与另一轴线平行于转动副七R4轴线的转动副八R5连接，且转动副八R5与动平台1的另一端铰接，进一步，六杆平面机构的运动平面与平行四边形一的运动平面相互平行。
当静平台(0)上的转动副一R11、转动副六R21以及平行四边形一本身的一个转动副Ra1或Rb1为驱动副时，动平台1能产生三平移的输出运动；进一步，转动副一R11、转动副六R21以及平行四边形一本身可分别用移动副一P1、移动副二P2、移动副三P3来替代，移动副一、移动副二在同一条直线导轨上，移动副三的直线导轨与移动副一、移动副二的直线导轨相互平行，如图2所示。这两种机构的耦合度为1，但具有解析位置正解。

Claims (2)

1.一种耦合度为1但具有解析位置正解的三平移并联操作平台，包含第一混合支链、第二混合支链以及两者连接的静平台(0)、动平台(1)，其特征在于：第一混合支链由在同一平面内的、由四个转动副组成的平行四边形一(Ra1Rb1Rc1Rd1)与平行四边形二(Ra2Rb2Rc2Rd2)的相邻短边(Rc1Rd1、Ra2Rb2)通过构件一(4)刚性连接后，平行四边形二又与平行四边形三(Ra3Rb3Rc3Rd3)的相邻短边(Rc2Rd2、Ra3Rb3)通过构件二(7)刚性连接，但平行四边形二与平行四边形三的运动平面相互垂直，进一步，平行四边形三的另一短边(Rc3Rd3)与动平台(1)的一端固定连接，平行四边形一的另一短边(Ra1Rb1)与静平台(0)固定连接；第二条混合支链包含由六个平行轴线的转动副一、二、三、四、五、六(R11、R12、R13、R23、R22、R21)组成的平面六杆机构，其中，转动副一(R11)、转动副六(R21)分别与静平台(0)铰接，转动副三(R13)与转动副四(R23)所在的构件三(15)通过轴线平行于连线R13-R23的转动副七(R4)连接构件四(16)的一端，构件四(16)的另一端又与另一轴线平行于转动副七(R4)轴线的转动副八(R5)连接，且转动副八(R5)与动平台(1)的另一端铰接，进一步，六杆平面机构的运动平面与平行四边形一的运动平面相互平行；这种拓扑约束使该机构的耦合度为1，但具有解析位置正解。
2.按权利要求一所述的耦合度为1但具有解析位置正解的三平移并联操作平台，其特征在于：静平台(0)上的转动副一(R11)、转动副六(R21)以及平行四边形一本身的一个转动副(Ra1或Rb1)为驱动副时，动平台(1)能产生三平移的输出运动；进一步，转动副一(R11)、转动副六(R21)以及平行四边形一本身可分别用移动副一(P1)、移动副二(P2)、移动副三(P3)来替代，移动副一、移动副二在同一条直线导轨上，移动副三的直线导轨与移动副一、移动副二的直线导轨相互平行。
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