CN110000755B - 具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构，包括有动平台和定平台，动平台分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台连接。本发明的具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构，解决了现有并联机构结构单一，不能满足复杂境况下工作需求的问题。

Description

具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构。
背景技术
并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6个自由度并联机构的研究较为全面和深入，但并联机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特的优势。
具有多种运动模式的并联机构，在机构奇异位形下，具有运动分岔的特性，可以通过较少的驱动副和支链实现多种运动模式，从而适应多种不同的工作需要。并且这类机构的运动模式变换，不需要对机构进行重新组装，运动模式的变换速度快、过程简便。目前，具有两移动一螺旋运动(Y)，该一维螺旋运动与移动平面垂直；一转动两移动(1R2T)，该转动轴线与移动平面平行，这种具有两种模式的三自由度并联机构比较少见。这类新型并联机构能够适应多种不同的运动方式，适应多种境况下的工作，在运动仿真、机器装配、分拣抓取、钻凿作业等领域具有一定的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构，解决了现有并联机构结构单一，不能满足复杂境况下工作需求的问题。
本发明所采用的技术方案是，具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构，包括有动平台和定平台，动平台分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台连接。
本发明的特征还在于，
第一支链包括与定平台连接的移动副P11，移动副P11上还依次连接有第一连杆、移动副P12、第二连杆、转动副R13、第三连杆及螺旋副H14，所述螺旋副H14还连接在动平台上。
移动副P11上连接有液压驱动电机。
第二支链包括与定平台连接的移动副P21，移动副P21上还依次连接有第四连杆、移动副P22、第五连杆、移动副P23、第六连杆、转动副R24，第七连杆及转动副R25，转动副R25还连接在动平台上。
移动副P21上连接有液压驱动电机。
移动副P22上连接有液压驱动电机。
第三支链包括与定平台连接的球副S31，球副S31上还依次连接有第八连杆、移动副P32、第九连杆及球副S33，球副S33还连接在动平台上。
移动副P32上连接有液压驱动电机。
本发明的有益效果是，解决了现有并联机构结构单一，不能满足复杂境况下工作需求的问题；本发明的并联机构通过三条支链的设置，在一定条件下通过控制第一、二、三支链中的移动驱动副和辅助移动驱动副使得该并联机构实现不同的运动模式，即包括两移动一螺旋运动(Y)，该螺旋运动的轴线与移动平面垂直；一转动两移动运动(1R2T)，该转动轴线与移动平面平行，能够适用到运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床、钻凿作业等领域。
附图说明
图1是本发明的具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构初始位形示意图；
图2是本发明的具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构1R2T运动模式位形示意图；
图3是本发明的具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构Y运动模式位形示意图。
图中，1.第一连杆，2.第二连杆，3.第三连杆，4.第四连杆，5.第五连杆，6.第六连杆，7.第七连杆，8.第八连杆，9.第九连杆，10.动平台，11.定平台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构，如图1所示，包括有动平台10和定平台11，动平台10分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台11连接。定义动平台10与第一支链连接处为A1，定义动平台10与所述第二支链连接处为A2，定义动平台10与第三支链连接处为A3。定义定平台11与第一支链连接处为B1，定义定平台11与所述第二支链连接处为B2，定义定平台11与第三支链连接处为B3。动平台10为A1、A2、A3所在平面，定平台11为B1、B2、B3所在平面。
第一支链包括与定平台11连接的移动副P11，移动副P11上还依次连接有第一连杆1、移动副P12、第二连杆2、转动副R13、第三连杆3及螺旋副H14，螺旋副H14还连接在动平台10上。
移动副P11上连接有液压驱动电机。
第二支链包括与定平台11连接的移动副P21，移动副P21上还依次连接有第四连杆4、移动副P22、第五连杆5、移动副P23、第六连杆6、转动副R24，第七连杆7及转动副R25，转动副R25还连接在动平台10上。
移动副P21上连接有液压驱动电机。
移动副P22上连接有辅助液压驱动电机，该电机在机构运动模式变换时工作。
第三支链包括与定平台11连接的球副S31，球副S31上还依次连接有第八连杆8、移动副P32、第九连杆9及球副S33，球副S33还连接在动平台10上。
移动副P32上连接有液压驱动电机。
本发明的并联机构，在图1所示的位形下，并联机构具有4个瞬时自由度，移动副P11与移动副P22的移动方向平行，移动副P12与移动副P21的移动方向平行，转动副R13的轴线与移动副P11、移动副P12的移动方向所形成的平面平行，螺旋副H14的轴线方向与移动副P23的移动方向平行，移动副P23的轴线与移动副P21、移动副P22的移动方向垂直，转动副R24的转动轴线与螺旋副H14的螺旋轴线平行，转动副R25的转动轴线与转动副R13的轴线平行。
本发明的并联机构，在图1所示的机构位形下，该并联机构具有4个瞬时自由度，移动副P11、移动副P21、移动副P22、移动副P32分别连接有液压驱动电机，控制驱动移动副P11、移动副P21、移动副P22、移动副P32，使得机构运动到如图2所示的机构位形。
在此位形下，螺旋副H14的轴线和转动副R24不平行，此位形下，机构具有1R2T运动模式。控制驱动移动副P11、移动副P21、移动副P32实现机构在1R2T运动模式下机构的控制。
本发明的并联机构，在图1所示的机构位形下，该并联机构具有4个瞬时自由度，控制驱动移动副P11、移动副P21、移动副P22、移动副P32，使得机构运动到图3所示的机构位形。
在此位形下，螺旋副H14的轴线和转动副R24平行，转动副R13的轴线与转动副R25的轴线方向不平行，此位形下，机构具有Y运动模式。控制移动副P11、移动副P21、移动副P32实现机构在Y运动模式下机构的控制。
本发明的并联机构通过三条支链的设置在一定条件下通过控制驱动3个移动副和1个辅助移动副能够使得该并联机构实现不同的运动模式，即包括两移动一螺旋运动(Y)，该螺旋运动轴线与移动平面垂直；一转动两移动(1R2T)，该转动轴线与移动平面平行，能够适用到运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床、钻凿作业等领域。

Claims (1)

1.具有两移动一螺旋和两移动一转动运动模式的并联机构，其特征在于，包括有动平台（10）和定平台（11），所述动平台（10）分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台（11）连接；
所述第一支链包括与定平台（11）连接的移动副P11，所述移动副P11上还依次连接有第一连杆（1）、移动副P12、第二连杆（2）、转动副R13、第三连杆（3）及螺旋副H14，所述螺旋副H14还连接在动平台（10）上；
所述移动副P11上连接有液压驱动电机；
所述第二支链包括与定平台（11）连接的移动副P21，所述移动副P21上还依次连接有第四连杆（4）、移动副P22、第五连杆（5）、移动副P23、第六连杆（6）、转动副R24，第七连杆（7）及转动副R25，所述转动副R25还连接在动平台（10）上；
所述移动副P21上连接有液压驱动电机；
所述移动副P22上连接有液压驱动电机；
所述第三支链包括与定平台（11）连接的球副S31，所述球副S31上还依次连接有第八连杆（8）、移动副P32、第九连杆（9）及球副S33，所述球副S33还连接在动平台（10）上；
所述移动副P32上连接有液压驱动电机；
在第一种机构位形下，并联机构具有4个瞬时自由度，移动副P11与移动副P22的移动方向平行，移动副P12与移动副P21的移动方向平行，转动副R13的轴线与移动副P11、移动副P12的移动方向所形成的平面平行，螺旋副H14的轴线与移动副P23的移动方向平行，移动副P23的移动方向与移动副P21、移动副P22的移动方向垂直，转动副R24的轴线与螺旋副H14的轴线平行，转动副R25的轴线与转动副R13的轴线平行；
在第一种机构位形下，移动副P11、移动副P21、移动副P22、移动副P32分别连接有液压驱动电机，控制驱动移动副P11、移动副P21、移动副P22、移动副P32，使得机构运动到第二种机构位形；
在第二种机构位形下，螺旋副H14的轴线和转动副R24的轴线不平行，此位形下，机构具有1R2T运动模式；控制驱动移动副P11、移动副P21、移动副P32实现机构在1R2T运动模式下机构的控制；
在第一种机构位形下，控制驱动移动副P11、移动副P21、移动副P22、移动副P32，使得机构运动到第三种机构位形；
在第三种机构位形下，螺旋副H14的轴线和转动副R24的轴线平行，转动副R13的轴线与转动副R25的轴线方向不平行，此位形下，机构具有两移动一螺旋运动运动模式；控制移动副P11、移动副P21、移动副P32实现机构在两移动一螺旋运动运动模式下机构的控制。
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