CN109304703A - 一种零耦合度的三平移并联机构操作手 - Google Patents

Abstract

一种零耦合度的三平移并联机构操作手，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(R_a1R_b1R_c1R_d1)与平行四边形二(R_a2R_b2R_c2R_d2)的相邻短边(R_c1R_d1、R_a2R_b2)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(R_a3R_b3R_c3R_d3)的相邻短边(R_c2R_d2、R_a3R_b3)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；而第二混合支链是这样连接的：构件三(11)^‑‑‑左球副(S₃₂)^‑‑‑构件四(14)^‑‑‑中间球副(S₂₃)^‑‑‑构件五(13)^‑‑‑右球副(S₂₂)^‑‑‑构件六(12)，进一步，构件三(11)、构件六(12)的另一端分别通过转动副与静平台(0)以任意方向连接，而构件五(13)在中间球副(S₂₃)处的延伸端通过上球副(S₃₃)与动平台(1)连接。

Description

一种零耦合度的三平移并联机构操作手

技术领域

本发明涉及一种并联机器人机构，为并联机器人等提供一个新的、零耦合度的三平移并联机构操作手。

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。

但零耦合度的三平移并联机构还不多。因此，要提出新的零耦合度的三平移并联机构。

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三平移并联机构，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，一种零耦合度的三平移并联机构操作手，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(R_a1R_b1R_c1R_d1)与平行四边形二(R_a2R_b2R_c2R_d2) 的相邻短边(R_c1R_d1、R_a2R_b2)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 (R_a3R_b3R_c3R_d3)的相邻短边(R_c2R_d2、R_a3R_b3)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(R_c3R_d3)与动平台(1) 的一端固定连接，平行四边形一的另一短边(R_a1R_b1)与静平台(0)固定连接；而第二混合支链是这样的连接结构：构件三(11)^---左球副(S₃₂)^---构件四(14)^---中间球副(S₂₃)^---构件五 (13)^---右球副(S₂₂)^---构件六(12)顺序串联连接，进一步，构件三(11)、构件六(12)的另一端分别通过转动副一(R₃₁)、转动副二(R₂₁)，与静平台(0)以任意方向连接，而构件五(13)在中间球副(S₂₃)处的延伸端通过上球副(S₃₃)与动平台(1)的另一端连接。该机构的耦合度为零，因此，具有解析的运动学正解。

当静平台(0)上的转动副一(R₁₁)、转动副二(R₂₁)以及平行四边形一的一个转动副(R_a1或R_b1)为驱动副时，动平台(1)产生三平移运动；进一步，转动副一(R₃₁)、转动副二(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。

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实施例，其技术方案是这样的：一种零耦合度的三平移并联机构操作手，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R_a1R_b1R_c1R_d1与平行四边形二R_a2R_b2R_c2R_d2的相邻短边R_c1R_d1、R_a2R_b2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R_a3R_b3R_c3R_d3的相邻短边R_c2R_d2、R_a3R_b3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R_c3R_d3与动平台1的一端固定连接，平行四边形一的另一短边R_a1R_b1与静平台0固定连接；而第二混合支链是这样连接的结构：构件三11^---左球副S₃₂ ^---构件四14^---中间球副S₂₃ ^---构件五13^---右球副S₂₂ ^---构件六12顺序串联连接，进一步，构件三11、构件六12的另一端分别通过转动副一R₃₁、转动副二R₂₁，与静平台0以任意方向连接，而构件五13在中间球副S₂₃处的延伸端通过上球副S₃₃与动平台1的另一端连接。

当静平台0上的转动副一R₁₁、转动副二R₂₁以及平行四边形一的一个转动副R_a1或R_b1为驱动副时，动平台1产生三平移的输出运动；进一步，转动副二R₁₁、转动副三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，如图2所示。这两个机构的耦合度为零，因此，能得到解析式的位置正解。

Claims (2)

1.一种零耦合度的三平移并联机构操作手，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(R_a1R_b1R_c1R_d1)与平行四边形二(R_a2R_b2R_c2R_d2)的相邻短边(R_c1R_d1、R_a2R_b2)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(R_a3R_b3R_c3R_d3)的相邻短边(R_c2R_d2、R_a3R_b3)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(R_c3R_d3)与动平台(1)的一端固定连接，平行四边形一的另一短边(R_a1R_b1)与静平台(0)固定连接；而第二混合支链是这样的连接结构：构件三(11)^---左球副(S₃₂)^---构件四(14)^---中间球副(S₂₃)^---构件五(13)^---右球副(S₂₂)^---构件六(12)顺序串联连接，进一步，构件三(11)、构件六(12)的另一端分别通过转动副一(R₃₁)、转动副二(R₂₁)，与静平台(0)以任意方向连接，而构件五(13)在中间球副(S₂₃)处的延伸端通过上球副(S₃₃)与动平台(1)的另一端连接，这种拓扑约束使该机构的耦合度为零，因此，具有解析的运动学正解。

2.按权利要求一所述的零耦合度的三平移并联机构操作手，其特征在于：静平台(0)上的转动副一(R₁₁)、转动副二(R₂₁)以及平行四边形一的一个转动副(R_a1或R_b1)为驱动副时，动平台(1)产生三平移的输出运动；进一步，转动副一(R₃₁)、转动副二(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。