CN110026967A - 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 - Google Patents
一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110026967A CN110026967A CN201910279568.4A CN201910279568A CN110026967A CN 110026967 A CN110026967 A CN 110026967A CN 201910279568 A CN201910279568 A CN 201910279568A CN 110026967 A CN110026967 A CN 110026967A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- branch
- moving platform
- shelly
- pair
- prismatic
- 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.)
- Withdrawn
Links
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/64—Movable or adjustable work or tool supports characterised by the purpose of the movement
-
- 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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明属于机器人技术领域。目的是提出一种能够高速加工复杂曲面类零件的2PRU‑2PUR三自由度冗余驱动并联机构。技术方案是：一种2PRU‑2PUR三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：该机构包括壳状基座、带有电主轴的动平台以及连接在壳状基座与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，其中第一支链与第二支链结构完全相同，第三支链与第四支链结构完全相同；所述第一支链、第三支链、第二支链和第四支链依序环绕布置在动平台的四周，动平台中心用于安装电主轴和刀具。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种能够实现空间曲面自由加工2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构。
背景技术
传统数控机床的机械结构大多采用串联形式，这种串联结构形式使得其运动输出端容易产生累积误差、整体刚度不高、运动惯量大以及动态响应特性差。相比而言，上世纪90年代出现的基于并联机构的新型机床具有结构紧凑、刚度高、无误差积累、运动部件质量小、易于实现高速运动以及具有较高的动态响应特性等优点，在一定程度上弥补了传统数控机床的不足，迎合了机械加工领域对高速切削的需求，得到了广泛关注。然而，并联机床也有其先天的局限性，尤其是六自由度全并联机床，其运动耦合性强、工作空间小、运动学复杂以及数控编程复杂等缺点限制了并联机床的广泛推广应用。随着并联机构的应用以及并联机构学的不断发展进步，少自由度并联机构越来越受到研究者的重视和青睐。相对于全并联六自由度机构而言，少自由度并联机构具有运动学简单、耦合性弱、容易模块化等优点，一些少自由度并联机构已经在工业领域中得到了成功应用。
现有的并联机构发明专利(如CN 101066593 A、CN 106903677 A、CN 107175654A)，大多机构内部铰链数过多，影响加工精度，且结构复杂，生产加工难。因此，提出一种加工性能好、生产加工容易的少自由度并联机构十分有必要。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提出一种能够高速加工复杂曲面类零件的2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构。
本发明提供的技术方案是：
一种2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：该机构包括壳状基座、带有电主轴的动平台以及连接在壳状基座与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，其中第一支链与第二支链结构完全相同，第三支链与第四支链结构完全相同；
所述第一支链、第三支链、第二支链和第四支链依序环绕布置在动平台的四周，动平台中心用于安装电主轴和刀具；
所述的第一支链和第二支链中：每个支链均依次包括连接于壳状基座与动平台之间的移动副、转动副以及虎克铰；每个支链中的转动副的转动轴线与移动副的轴线垂直、虎克铰的第一转动轴线与转动副的转动轴线平行；所述的第一支链和第二支链中：两个移动副的导杆对称布置在壳状基座上，两个转动副的转动轴线相互平行，两个虎克铰的第一转动轴线共轴；
所述的第三支链和第四支链中：每个支链均依次包括连接于壳状基座与动平台的移动副、虎克铰以及转动副；每个支链中的转动副的转动轴线与虎克铰的其中一条转动轴线平行；
所述的第三支链和第四支链中：两个转动副的转动轴线相互平行；两个移动副的导杆对称布置在壳状基座上，且过两个移动副的导杆轴线的平面，与过第一支链和第二支链中两个移动副的导杆轴线的平面相互垂直。
所述四条支链的移动副的导杆轴线相互平行且水平布置，形成一横截面为正方形的柱体。
所有驱动副为四条支链中的移动副，输入驱动依靠伺服电机带动滚珠丝杠驱动移动副实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的并联机构可以执行空间两转动一移动运动，该机构的空间结构高度对称，减少了机构的奇异位形并改善了机构的力传递性能，可用于空间复杂曲面的高速加工。
附图说明
图1为本发明实施例的冗余驱动的三自由度并联机构示意图。
图2为图1中第一支链的立体结构示意图。
图3为图1中第二支链的立体结构示意图。
图4为图1中第三支链的立体结构示意图。
图5为图1中第四支链的立体结构示意图。
图中有：1、第一支链，2、第二支链，3、第三支链，4、第四支链，5、壳状基座，6、电主轴，7、动平台，11、第一滑块，12、第一连杆，13、第一移动副，14、第一转动副，15、第一虎克铰，21、第二滑块，22、第二连杆，23、第二移动副，24、第二转动副，25、第二虎克铰，31、第三滑块，32、第三连杆，33、第三移动副，34、第三虎克铰，35、第四转动副，41、第四滑块，42、第四连杆，43、第四移动副，44、第四虎克铰，45、第四转动副。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步说明。
图1所示的2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构(其中，P代表移动副，且P代表该运动副是主动驱动副，R代表转动副，U代表虎克铰)包括：壳状基座1(图中为方便展示，将壳状基座简化成四个连为一体的杆状基座)、带有电主轴6的动平台7以及连接在壳状基座5和动平台7之间的第一支链1、第二支链2、第三支链3和第四支链4；通过四个支链中的输入驱动可实现动平台的一维移动和两个转动。
如图1所示，所述的第一支链1、第三支链3、第二支链2和第四支链4依序环绕分布在动平台7的四周；其中，第一支链1上的第一虎克铰15和第二支链2上的第二虎克铰25对称地连接在动平台7的左右两侧边沿；第三支链3上的第三转动副35和第四支链4上的第四转动副45对称地连接在动平台7的上下两侧边沿。
所述的第一支链和第二支链中：两个移动副的导杆对称布置在壳状基座上。所述的第三支链和第四支链中：两个转动副的转动轴线相互平行；两个移动副的导杆对称布置在壳状基座上，且过两个移动副的导杆轴线的平面，与过第一支链和第二支链中两个移动副的导杆轴线的平面相互垂直。
所述四条支链中移动副的导杆轴线始终相互平行，形成一横截面为正方形的柱体(虚构，图中未画出)。即：任一垂直于四条支链中移动副轴线的平面，与移动副中的导杆轴线的四个交点，构成一个正方形。
如图1、图2、图3所示，所述的第一支链1和第二支链2具有完全相同的结构且空间位置呈对称分布，分别包括结构相同的滑块11和21、结构相同的连杆12和22以及结构相同的运动副；每个支链的运动副有三个，以第一支链1为例(第二支链2结构相同)，一个是连接于壳状基座5和第一转动副14之间的第一移动副13(包括固定在壳状基座上的第一导杆以及与导杆滑动配合的第一滑块11)，一个是连接于第一滑块11与第一连杆12之间的第一转动副14，一个是连接于第一连杆12与动平台7的第一虎克铰15，该支链称为PRU支链；所述的第一转动副14的转动轴线与第一移动副13的轴线垂直；所述的第一虎克铰15的第一转动轴线与第一转动副14的转动轴线平行；所述的两个PRU支链中，两个虎克铰的第二转动轴线共轴，两个转动副的转动轴线相互平行。
如图1、图3、图4所示，所述的第三支链3和第四支链4具有完全相同的结构且空间位置呈对称分布，分别包括结构相同的滑块31和41、结构相同的连杆32和42以及结构相同的运动副；每个支链的运动副有三个，以第三支链3为例(第四支链4结构相同)，一个是连接于壳状基座5和第三虎克铰34之间的第三移动副33(包括固定在壳状基座上的第三导杆以及与第三导杆滑动配合的第三滑块31)，一个是连接于第三滑块31与第三连杆32之间的第三虎克铰34，一个是连接于第三连杆32与动平台7的第三转动副35，该支链称为PUR支链；所述的第三转动副35的转动轴线，与第三虎克铰34的其中一条转动轴线平行；所述的两个PUR支链中的两个转动副的转动轴线相互平行。
所述的电主轴6固定于动平台7的中心，用于安装刀具。
本发明中，所有移动副均为主动驱动副，主动驱动副由伺服电机带动滚珠丝杠机构实现驱动；当控制电机驱动时，可以实现冗余驱动并联机构中的动平台7在空间内两转动一移动的三自由度运动效果，且有效地避免机构的奇异位姿。
Claims (3)
1.一种2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：该机构包括壳状基座(5)、带有电主轴(6)的动平台(7)以及连接在壳状基座与动平台之间的第一支链(1)、第二支链(2)、第三支链(3)和第四支链(4)，其中第一支链与第二支链结构完全相同，第三支链与第四支链结构完全相同；
所述第一支链、第三支链、第二支链和第四支链依序环绕布置在动平台的四周，动平台中心用于安装电主轴和刀具；
所述的第一支链和第二支链中：每个支链均依次包括连接于壳状基座与动平台之间的移动副、转动副以及虎克铰；每个支链中的转动副的转动轴线与移动副的轴线垂直、虎克铰的第一转动轴线与转动副的转动轴线平行；所述的第一支链和第二支链中：两个移动副的导杆对称布置在壳状基座上，两个转动副的转动轴线相互平行，两个虎克铰的第一转动轴线共轴；
所述的第三支链和第四支链中：每个支链均依次包括连接于壳状基座与动平台的移动副、虎克铰以及转动副；每个支链中的转动副的转动轴线与虎克铰的其中一条转动轴线平行；
所述的第三支链和第四支链中：两个转动副的转动轴线相互平行；两个移动副的导杆对称布置在壳状基座上，且过两个移动副的导杆轴线的平面，与过第一支链和第二支链中两个移动副的导杆轴线的平面相互垂直。
2.根据权利要求1所述的2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：所述四条支链的移动副的导杆轴线相互平行且水平布置，形成一横截面为正方形的柱体。
3.根据权利要求1所述的2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：所有驱动副为四条支链中的移动副，输入驱动依靠伺服电机带动滚珠丝杠驱动移动副实现。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910279568.4A CN110026967A (zh) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910279568.4A CN110026967A (zh) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110026967A true CN110026967A (zh) | 2019-07-19 |
Family
ID=67237736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910279568.4A Withdrawn CN110026967A (zh) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110026967A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111843724A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-10-30 | 郁海荣 | 一种浮动台面式全自动汽车行李架快速打磨床 |
| CN113119072A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-16 | 福州大学 | 含双动平台的对称式冗余驱动并联操作头 |
| CN113319828A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-08-31 | 天津大学 | 一种同步驱动五自由度并联机器人 |
| CN113319827A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-08-31 | 天津大学 | 一种五自由度完全并联加工机器人 |
| CN114888780A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-08-12 | 浙江理工大学 | 一种三分支6+3自由度运动冗余并联机构 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990038502A (ko) * | 1997-11-05 | 1999-06-05 | 김종원 | 3차원상에서 위치 및 자세를 제어하기 위한 병렬기구 구조 |
| DE10211055A1 (de) * | 2002-03-13 | 2003-10-09 | Fraunhofer Ges Forschung | Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung |
| CN105834576A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-08-10 | 浙江理工大学 | 一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人 |
| CN107538052A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-01-05 | 北京交通大学 | 一类冗余驱动主动过约束三自由度并联机床 |
| CN108656087A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-10-16 | 浙江理工大学 | 一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构 |
| CN210161139U (zh) * | 2019-04-09 | 2020-03-20 | 浙江理工大学 | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 |
-
2019
- 2019-04-09 CN CN201910279568.4A patent/CN110026967A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990038502A (ko) * | 1997-11-05 | 1999-06-05 | 김종원 | 3차원상에서 위치 및 자세를 제어하기 위한 병렬기구 구조 |
| DE10211055A1 (de) * | 2002-03-13 | 2003-10-09 | Fraunhofer Ges Forschung | Bewegungs- und/oder Positioniervorrichtung |
| CN105834576A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-08-10 | 浙江理工大学 | 一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人 |
| CN107538052A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-01-05 | 北京交通大学 | 一类冗余驱动主动过约束三自由度并联机床 |
| CN108656087A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-10-16 | 浙江理工大学 | 一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构 |
| CN210161139U (zh) * | 2019-04-09 | 2020-03-20 | 浙江理工大学 | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李秦川等: "两转一移三自由度并联机构研究进展", 《科学通报》, vol. 62, no. 14 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111843724A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-10-30 | 郁海荣 | 一种浮动台面式全自动汽车行李架快速打磨床 |
| CN113119072A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-16 | 福州大学 | 含双动平台的对称式冗余驱动并联操作头 |
| CN113319828A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-08-31 | 天津大学 | 一种同步驱动五自由度并联机器人 |
| CN113319827A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-08-31 | 天津大学 | 一种五自由度完全并联加工机器人 |
| CN113319828B (zh) * | 2021-07-07 | 2023-03-21 | 天津大学 | 一种同步驱动五自由度并联机器人 |
| CN114888780A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-08-12 | 浙江理工大学 | 一种三分支6+3自由度运动冗余并联机构 |
| CN114888780B (zh) * | 2022-04-29 | 2024-05-14 | 浙江理工大学 | 一种三分支6+3自由度运动冗余并联机构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110026967A (zh) | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 | |
| CN107443173B (zh) | 一种具有可重构特性的大行程、高刚度串并混联机床 | |
| CN101844307B (zh) | 一种驱动冗余三自由度并联机构 | |
| US20210229265A1 (en) | Movable Hybrid Machining Robot based on Three-Degree-of-Freedom Force-Controlled Parallel Module | |
| CN108555889B (zh) | 含冗余约束的空间五自由度混联加工装备及其使用方法 | |
| CN100586666C (zh) | 一种四自由度并联机构 | |
| CN102626870B (zh) | 一种具有单自由度铰链的三自由度并联主轴头 | |
| CN114227649B (zh) | 一种三移两转五自由度并联驱动机器人 | |
| CN105729450A (zh) | 四自由度并联机构 | |
| CN110053026B (zh) | 用于工件加工的五自由度混联机器人 | |
| CN114227648B (zh) | 一种高刚度五自由度并联驱动机器人 | |
| CN102941572A (zh) | 一种仅含低副的空间三平动并联机构 | |
| CN103240614B (zh) | 一种冗余驱动五轴联动混联机床 | |
| CN113319827A (zh) | 一种五自由度完全并联加工机器人 | |
| CN205588291U (zh) | 四自由度并联机构 | |
| CN110116399A (zh) | 一种三自由度2pru-psr并联机构 | |
| CN107932482B (zh) | 一种可实现三维转动和两维移动运动的五自由度并联机构 | |
| CN110181488A (zh) | 一种高性能的三自由度冗余驱动完全对称并联机构 | |
| CN210161139U (zh) | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 | |
| CN105690165A (zh) | 一种大姿态角2r1t三自由度空间并联机构 | |
| CN109079761B (zh) | 一种含闭环支链的两转一移的并联机器人 | |
| CN212385478U (zh) | 一种完全解耦两转动一移动并联机构 | |
| CN111438679A (zh) | 一种长行程重负载高精度多角度桁架混联机器人 | |
| CN207127626U (zh) | 一种具有可重构特性的大行程、高刚度串并混联机床 | |
| CN110774015A (zh) | 含过约束少自由度并联模块的混联机床及运动方法 |
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 | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190719 |