CN109514532A - 含弧形移动副的2r1t对称并联机构 - Google Patents

含弧形移动副的2r1t对称并联机构 Download PDF

Info

Publication number
CN109514532A
CN109514532A CN201811575834.XA CN201811575834A CN109514532A CN 109514532 A CN109514532 A CN 109514532A CN 201811575834 A CN201811575834 A CN 201811575834A CN 109514532 A CN109514532 A CN 109514532A
Authority
CN
China
Prior art keywords
revolute pair
axis
pair
rack
connecting rod
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.)
Pending
Application number
CN201811575834.XA
Other languages
English (en)
Inventor
樊祥猛
刘婧芳
丁华锋
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.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
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 Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201811575834.XA priority Critical patent/CN109514532A/zh
Publication of CN109514532A publication Critical patent/CN109514532A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base

Abstract

本发明公开了含弧形移动副的2R1T对称并联机构，该机构包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的三个分支，每个分支都有四个转动副和一个移动副，各分支结构c呈现对称分布，各分支的第一转动副和第二转动副的轴线汇交于一点，各分支的第三转动副和第四转动副的轴线汇交于一点，各分支的第二转动副的轴线和第三转动副的轴线汇交于一点，该点也是弧形移动副的圆心，通过该圆心的轴线共同构成了对称平面。该并联机构可以作为腕部执行机构应用到手术或康复医疗机器人、机床或需要同时大转角改变姿态和位置的轻工生产等场合，具有良好的应用前景。

Description

含弧形移动副的2R1T对称并联机构
技术领域
本发明是一种对称并联机构，涉及机构学应用技术领域，尤其涉及了一种具有三自由度(2R1T)的机器人执行机构。
背景技术
随着工业的发展，许多场合需要结构紧凑，运动空间大，运动灵活点，精度高的机构类型，并联机构可以很好的满足这样的要求。
在各种类型的空间并联机构中，具有两个转动自由度和一个移动自由度(两转一移，2R1T)的三自由度并联机构一直受到广泛的关注。这类机构中最典型的代表是3-RPS对称并联机构以及与之类似的3-PRS对称并联机构。这类并联机构在工业领域有着广阔的应用前景。相比于非对称并联机构，对称结构的并联机构具有较好的各项同性，能够更好地满足应用过程中的多方面要求；而且，对称并联机构具有较低的制造和维护成本。
发明内容
基于以上背景，本发明提供了一种含弧形移动副的2R1T对称并联机构，该机构具有结构对称、工作空间大等特点，同时采用弧形移动副来增加机构的高偏转能力。该机构可以使动平台绕机构某对称面内的任意直线做连续旋转以及沿两平台的中心线方向连续平移，为国内企业及研究机构提供专利信息和技术支持。
为实现上述目的，本发明基于镜像对称的特点，采用一种三自由度对称类球面并联机构的技术方案。
本发明采用的技术方案为含弧形移动副的2R1T对称并联机构，该机构包括机架D1、动平台D2以及连接机架与动平台的三条分支。三个分支包括第一分支、第二分支、第三分支，每条分支都呈现对称分布。
第一分支包括机架的第一转动副R11、第二转动副R12、移动副P11、第三转动副R13和动平台的第四转动副R14；机架的第一转动副R11与第二转动副R12通过第一连杆L11连接，动平台的第四转动副R14与第三转动副R13通过第四连杆L14连接，第二转动副R12与移动副P11通过第二连杆L12连接，第三转动副R13与移动副P11通过第三连杆L13连接，第二连杆L12及第三连杆L13是等圆等弧长的弧形连杆，组成了移动副P11；机架的第一转动副的轴线与第二转动副的轴线汇交于机架的中心O，动平台的第四转动副与第三转动副的轴线汇交于动平台的中心O’，第二转动副的轴线与第三转动副的轴线汇交于S1；初始位姿下，机架的第一转动副轴线和动平台的第四转动副轴线平行布置，组成可以表示为简单串联运动链-R11-R12-P11-R13-R14-。
第二分支包括机架的第一转动副R21、第二转动副R22、移动副P21、第三转动副R23、动平台的第四转动副R24；机架的第一转动副R21与第二转动副R22通过第一连杆L21连接，动平台的第四转动副R24与第三转动副R23通过第四连杆L24连接，第二转动副R22与移动副P21通过第二连杆L22连接，第三转动副R23与移动副P21通过第三连杆L23连接，第二连杆L22及第三连杆L23是等圆等弧长的弧形连杆，组成了移动副P21；机架的第一转动副的轴线与第二转动副的轴线汇交于机架的中心O，动平台的第四转动副与第三转动副的轴线汇交于动平台的中心O’，第二转动副的轴线与第三转动副的轴线汇交于S2；初始位姿下，机架的第一转动副轴线和动平台的第四转动副轴线平行布置，组成表示为简单串联运动链-R21-R22-P21-R23-R24-。
第三分支包括机架的第一转动副R31、第二转动副R32、移动副P31、第三转动副R33、动平台的第一转动副R34；机架的第一转动副R31与第二转动副R32通过第一连杆L31连接，动平台的第四转动副R34与第三转动副R33通过第四连杆L34连接，第二转动副R32与移动副P31通过第二连杆L32连接，第三转动副R33与移动副P31通过第三连杆L33连接，第二连杆L32及第三连杆L33是等圆等弧长的弧形连杆，组成了移动副P31；机架的第一转动副的轴线与第二转动副的轴线汇交于机架的中心O，动平台的第四转动副与第三转动副的轴线汇交于动平台的中心O’，第二转动副的轴线与第三转动副的轴线汇交于S3；初始位姿下，机架的第一转动副轴线和动平台的第四转动副轴线平行布置，组成可以表示为简单串联运动链-R31-R32-P31-R33-R34-。
三个分支的第一转动副的轴线和第二转动副的轴线汇交于机架的正中心，三个分支的第三转动副的轴线和第四转动副的轴线汇交于动平台的正中心，三个分支的第二转动副的轴线和第三转动副的轴线汇交在一点，该点也是弧形移动副的圆心。三条分支共有三个圆心，通过该圆心的三条轴线共同构成了对称平面。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、该机构分支结构简单并且对称，方便制造，装配简单；
2、采用弧形移动副，具备实现高偏转的能力；
3、机构的位置正逆解易求，便于控制；
4、该机构具有两转一移的三自由度运动性质，可以做特定方向的伸缩运动，能更好的适应特殊场合，有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的第一分支的结构示意图。
图3是第一分支的连杆L11(L14))立体图。
图4是第一分支的移动副P11(由连杆L12及L13组成)的立体图。
图中：D1—机架、D2—动平台、R11—第一分支中的第一个转动副、R12—第一分支中的第二个转动副、R13—第一分支中的第三个转动副、R14—第一分支中的第四个转动副、R21—第二分支中的第一个转动副、R22—第二分支中的第二个转动副、R23—第二分支中的第三个转动副、R24—第二分支中的第四个转动副、R31—第三分支中的第一个转动副、R32—第三分支中的第二个转动副、R33—第三分支中的第三个转动副、R34—第三分支中的第四个转动副、P11—第一分支中的弧形移动副、P21—第二分支中的弧形移动副、P31—第三分支中的弧形移动副、L11第一分支中的第一连杆、L12—第一分支中的第二连杆、L13—第一分支中的第三连杆、L14—第一分支中的第四连杆、L21第二分支中的第一连杆、L22—第二分支中的第二连杆、L23—第二分支中的第三连杆、L24—第二分支中的第四连杆、L31—第三分支中的第一连杆、L32—第三分支中的第二连杆、L33—第三分支中的第三连杆、L34—第三分支中的第四连杆。
具体实施方式
下面结合图1和图2详细说明本实施例：第一分支从下至上包括机架第一转动副R11、第一连杆L11、第二转动副R12、第二连杆L12、弧形移动副P11、第三连杆L13、第三转动副R13、第四连杆L14、第四转动副R14；第一连杆L11与机架D1通过第一转动副R11，第二连杆L12与第一连杆L13通过第二转动副R12连接，第二连杆L12和第三连杆L13是等圆等弧的连杆，组成移动副P11，第三连杆L13与第四连杆L14通过第三转动副R13连接，第四连杆L14与动平台D2通过第四转动副R14连接。
第二分支从下至上包括机架第一转动副R21、第一连杆L21、第二转动副R22、第二连杆L22、弧形移动副P21、第三连杆L23、第三转动副R23、第四连杆L24、第四转动副R24；第一连杆L21与机架D1通过第一转动副R21，第二连杆L22与第一连杆L23通过第二转动副R22连接，第二连杆L22和第三连杆L23是等圆等弧的连杆，组成移动副P21，第三连杆L23与第四连杆L24通过第三转动副R23连接，第四连杆L24与动平台D2通过第四转动副R24连接。
第三分支从下至上包括机架第一转动副R31、第一连杆L31、第二转动副R32、第二连杆L32、弧形移动副P31、第三连杆L33、第三转动副R33、第四连杆L34、第四转动副R34；第一连杆L11与机架D1通过第一转动副R31，第二连杆L32与第一连杆L33通过第二转动副R32连接，第二连杆L32和第三连杆L33是等圆等弧的连杆，组成移动副P13，第三连杆L33与第四连杆L34通过第三转动副R33连接，第四连杆L34与动平台D2通过第四转动副R34连接。
三个分支的第一转动副的轴线和第二转动副的轴线汇交于机架的正中心O，三个分支的第三转动副的轴线和第四转动副的轴线汇交于动平台的正中心O’，三个分支的第二转动副的轴线和第三转动副的轴线在一点汇交，该点也是弧形移动副的圆心。三条分支共有三个圆心，通过该圆心的三条轴线共同构成了对称平面。

Claims (2)

1.含弧形移动副的2R1T对称并联机构，其特征在于：该机构包括机架D1、动平台D2以及连接机架与动平台的三条分支；三个分支包括第一分支、第二分支、第三分支，每条分支都呈现对称分布；
第一分支包括机架的第一转动副R11、第二转动副R12、移动副P11、第三转动副R13和动平台的第四转动副R14；机架的第一转动副R11与第二转动副R12通过第一连杆L11连接，动平台的第四转动副R14与第三转动副R13通过第四连杆L14连接，第二转动副R12与移动副P11通过第二连杆L12连接，第三转动副R13与移动副P11通过第三连杆L13连接，第二连杆L12及第三连杆L13是等圆等弧长的弧形连杆，组成了移动副P11；机架的第一转动副的轴线与第二转动副的轴线汇交于机架的中心O，动平台的第四转动副与第三转动副的轴线汇交于动平台的中心O’，第二转动副的轴线与第三转动副的轴线汇交于S1；初始位姿下，机架的第一转动副轴线和动平台的第四转动副轴线平行布置，组成可以表示为简单串联运动链-R11-R12-P11-R13-R14-；
第二分支包括机架的第一转动副R21、第二转动副R22、移动副P21、第三转动副R23、动平台的第四转动副R24；机架的第一转动副R21与第二转动副R22通过第一连杆L21连接，动平台的第四转动副R24与第三转动副R23通过第四连杆L24连接，第二转动副R22与移动副P21通过第二连杆L22连接，第三转动副R23与移动副P21通过第三连杆L23连接，第二连杆L22及第三连杆L23是等圆等弧长的弧形连杆，组成了移动副P21；机架的第一转动副的轴线与第二转动副的轴线汇交于机架的中心O，动平台的第四转动副与第三转动副的轴线汇交于动平台的中心O’，第二转动副的轴线与第三转动副的轴线汇交于S2；初始位姿下，机架的第一转动副轴线和动平台的第四转动副轴线平行布置，组成表示为简单串联运动链-R21-R22-P21-R23-R24-；
第三分支包括机架的第一转动副R31、第二转动副R32、移动副P31、第三转动副R33、动平台的第一转动副R34；机架的第一转动副R31与第二转动副R32通过第一连杆L31连接，动平台的第四转动副R34与第三转动副R33通过第四连杆L34连接，第二转动副R32与移动副P31通过第二连杆L32连接，第三转动副R33与移动副P31通过第三连杆L33连接，第二连杆L32及第三连杆L33是等圆等弧长的弧形连杆，组成了移动副P31；机架的第一转动副的轴线与第二转动副的轴线汇交于机架的中心O，动平台的第四转动副与第三转动副的轴线汇交于动平台的中心O’，第二转动副的轴线与第三转动副的轴线汇交于S3；初始位姿下，机架的第一转动副轴线和动平台的第四转动副轴线平行布置，组成表示为简单串联运动链-R31-R32-P31-R33-R34-。
2.根据权利要求1所述的含弧形移动副的2R1T对称并联机构，其特征在于：三个分支的第一转动副的轴线和第二转动副的轴线汇交于机架的正中心，三个分支的第三转动副的轴线和第四转动副的轴线汇交于动平台的正中心，三个分支的第二转动副的轴线和第三转动副的轴线汇交在一点，该点也是弧形移动副的圆心；三条分支共有三个圆心，通过该圆心的三条轴线共同构成了对称平面。
CN201811575834.XA 2018-12-22 2018-12-22 含弧形移动副的2r1t对称并联机构 Pending CN109514532A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811575834.XA CN109514532A (zh) 2018-12-22 2018-12-22 含弧形移动副的2r1t对称并联机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811575834.XA CN109514532A (zh) 2018-12-22 2018-12-22 含弧形移动副的2r1t对称并联机构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109514532A true CN109514532A (zh) 2019-03-26

Family

ID=65796522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811575834.XA Pending CN109514532A (zh) 2018-12-22 2018-12-22 含弧形移动副的2r1t对称并联机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109514532A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112405499A (zh) * 2020-10-27 2021-02-26 北京工业大学 一种三自由度对称并联机构
CN113442112A (zh) * 2020-03-27 2021-09-28 蓝兆杰 并联式三轴线性机器人

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498895C2 (ru) * 2012-02-29 2013-11-20 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук Механизм с тремя степенями свободы
CN104308835A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 天津大学 一种面对称型三转动并联机构
CN104325456A (zh) * 2014-10-24 2015-02-04 天津大学 一种新型两转动并联机构
CN104985590A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 上海交通大学 六自由度部分解耦并联机构
CN105904436A (zh) * 2016-04-22 2016-08-31 燕山大学 一种无伴随运动两转一移并联机构
CN106112974A (zh) * 2016-07-18 2016-11-16 燕山大学 一种以平面上任意直线为连续转轴的并联机构
CN106112976A (zh) * 2016-07-18 2016-11-16 燕山大学 一种具有连续转轴且易于控制的对称两转一移并联机构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498895C2 (ru) * 2012-02-29 2013-11-20 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук Механизм с тремя степенями свободы
CN104308835A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 天津大学 一种面对称型三转动并联机构
CN104325456A (zh) * 2014-10-24 2015-02-04 天津大学 一种新型两转动并联机构
CN104985590A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 上海交通大学 六自由度部分解耦并联机构
CN105904436A (zh) * 2016-04-22 2016-08-31 燕山大学 一种无伴随运动两转一移并联机构
CN106112974A (zh) * 2016-07-18 2016-11-16 燕山大学 一种以平面上任意直线为连续转轴的并联机构
CN106112976A (zh) * 2016-07-18 2016-11-16 燕山大学 一种具有连续转轴且易于控制的对称两转一移并联机构

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113442112A (zh) * 2020-03-27 2021-09-28 蓝兆杰 并联式三轴线性机器人
CN112405499A (zh) * 2020-10-27 2021-02-26 北京工业大学 一种三自由度对称并联机构
CN112405499B (zh) * 2020-10-27 2023-07-28 北京工业大学 一种三自由度对称并联机构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5656905A (en) Multi-degree-of-freedom mechanisms for machine tools and the like
Di Gregorio Kinematics of the 3-UPU wrist
CN110355737B (zh) 平移机构和具有该平移机构的多自由度导向机构
CN203542604U (zh) 选择顺应性装配机器手臂
CN102941572A (zh) 一种仅含低副的空间三平动并联机构
Lee et al. A practical quality index based on the octahedral manipulator
CN109514532A (zh) 含弧形移动副的2r1t对称并联机构
CN107081760A (zh) 一种基于平动并联机构的六自由度机械臂
CN114227648B (zh) 一种高刚度五自由度并联驱动机器人
Jean et al. Static balancing of planar parallel manipulators
Parenti-Castelli et al. Workspace and optimal design of a pure translation parallel manipulator
CN105856197B (zh) 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构
CN109278025B (zh) 一种五自由度混联机器人
CN109176471B (zh) 一种四自由度并联机构
CN111300380A (zh) 一种基于冗余驱动的六自由度并联机器人
CN207747038U (zh) 一种平面抓取机构
CN108942893B (zh) 一种两转动两平移并联机构
CN108942892B (zh) 一种三维移动一维转动并联机构
CN112405499B (zh) 一种三自由度对称并联机构
CN105598953A (zh) 一种两转一移三自由度并联机构
CN210100004U (zh) 同步带传动结构的全对称三平动抓取机器人机构
CN210081730U (zh) 同步带传动结构的三平一转独立动平台抓取机器人机构
CN209289262U (zh) 一种五自由度混联机器人
CN209440147U (zh) 一种四自由度并联机械手
CN108942891B (zh) 一种具备五维运动的并联机构

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190326

RJ01 Rejection of invention patent application after publication