CN110125919B - 一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构，明属于机器人技术领域。本发明包括定平台、动平台及两条支链和两条支链；所述支链一端连接定平台，一端连接动平台；支链一端连接定平台，一端连接动平台；其中两条支链对称设置，两条支链对称设置；实现了两个大转角的转动和竖直方向移动自由度。本发明引进了冗余驱动，所以其具有较强的刚度、承载力大、工作空间大、奇异位置少，驱动稳定性、运动学和动力学性能好、便于控制等优点。

Description

一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构
技术领域
本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构。
背景技术
在焊接，铣削领域常常需要两转一移的三自由度机构，并联机构的一大特点就是动平台通过两条以上的分支机构连接到定平台，而大转角的两转一移机构具有承载能力大，刚度好，工作空间大，奇异位置少等优点，因此得到了广泛的研究。这种冗余大转角两转一移机构，可应用于复杂加工，和运动模拟等方向。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明提供一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构。该发明不仅引入冗余驱动，而且具有大转角的特性，不仅具有更大的工作空间，而且工作空间的连续性更好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：包括定平台、动平台及两条支链PRU和两条支链UPR；所述支链PRU一端连接定平台，一端连接动平台；支链UPR一端连接定平台，一端连接动平台；其中两条支链PRU对称设置，两条支链UPR对称设置；
所述支链PRU一端通过支链U副连接到动平台，中部为相互连接接的第一连杆、支链转动副，另一端通过第二连杆固定在定平台的移动副；固定在定平台的移动副卡设在定平台的滑轨上，并被驱动副驱动；支链UPR一端通过支链转动副连接到动平台，中部为支链移动副，另一端通过支链U副连接到定平台上；支链UPR的支链移动副被驱动副驱动。
进一步的技术方案在于，支链PRU的支链U副的其中一个转动副轴线和支链PRU中与第一连杆相连接的支链转动副轴线平行，支链UPR的支链转动副和支链UPR中与定平台相连接的支链U副其中一个转动副的轴线平行。
进一步的技术方案在于，两条支链PRU共计2个支链U副；其中一个支链U副的转动副与另一个支链U副的转动副共轴线，且每个支链U副剩余的转动副的转动副轴线平行。
进一步的技术方案在于，支链UPR的驱动副和支链PRU的驱动副均为直线电缸。
采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明结构比较简单，制造方便，两条支链PRU对称设置，两条支链UPR对称设置，使得求解运动学和动力学分析简单；驱动副全部为直线电缸；驱动力矩大结构稳定，而且增加了承载能力；本机构为冗余机构，不易出现奇异性位置，工作空间更大。
附图说明
图1是一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构的三维结构示意图。
图中：1、定平台；21、第二支链第一连杆；22、第二支链第二连杆；a1、第二支链U副；a2、第二支链转动副；a3、第二支链移动副；31、第三支链第一连杆；32、第三支链第二连杆；b1、第三支链转动副；b2、第三支链移动副；b3、第三支链U副；41、第四支链第一连杆；42、第四支链第二连杆；c1、第四支链U副；c2、第四支链转动副；c3、第四支链移动副；51、第五支链第一连杆；52、第五支链第二连杆；d1、第五支链转动副；d2、第五支链移动副；d3、第五支链U副；6、动平台。
具体实施方式
本发明实施例中，一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构，其包括定平台1、动平台6及两条支链PRU和两条支链UPR；所述支链PRU一端连接定平台1，一端连接动平台6；支链UPR一端连接定平台1，一端连接动平台6；其中两条支链PRU对称设置，两条支链UPR对称设置；
所述支链PRU一端通过支链U副连接到动平台，中部为相互连接接的第一连杆、支链转动副，另一端通过第二连杆固定在定平台的移动副；固定在定平台的移动副卡设在定平台的滑轨上，并被驱动副驱动；支链UPR一端通过支链转动副连接到动平台，中部为支链移动副，另一端通过支链U副连接到定平台上；支链UPR的支链移动副被驱动副驱动。
本发明实施例中，支链PRU的支链U副的其中一个转动副轴线和支链PRU中与第一连杆相连接的支链转动副轴线平行，支链UPR的支链转动副和支链UPR中与定平台相连接的支链U副其中一个转动副的轴线平行。
本发明实施例中，两条支链PRU共计2个支链U副；其中一个支链U副的转动副与另一个支链U副的转动副共轴线，且每个支链U副剩余的转动副的转动副轴线平行。
本发明实施例中，支链UPR的驱动副和支链PRU的驱动副均为直线电缸。
本发明实施例中，如图1所示，该机构包括定平台1、动平台6、以及分别将定平台1、动平台6连接在一起的第二支链、第四支链、第三支链、第五支链。
第二支链由第二支链第一连接杆21和第二支链第二连接杆22用第二支链转动副a2连接；第二支链第二连接杆22固定在第二支链移动副a3上，第二支链移动副a3卡设在定平台1的直线轨道中。在直线轨道中设置驱动副，驱动副为直线电缸；第二支链第二连接杆22的另一端连接第二支链U副a1，第二支链U副a1连接在动平台6上。
第三支链由第三支链第一连接杆31和第三支链第二连接杆32形成第三支链移动副b2，第三支链移动副b2中部设置驱动副，以驱动第三支链第一连接杆31和第三支链第二连接杆32做相对直线运动；驱动副为直线电缸。第三支链第一连接杆31的另一端与第三支链转动副b1连接，第三支链转动副b1连接在动平台6上；第三支链第二连接杆32的另一端连接第三支链U副b3，第三支链U副b3连接在定平台1上。
第四支链由第四支链第一连接杆41和第四支链第二连接杆42用第四支链转动副c2连接；第四支链第二连接杆42固定在第四支链移动副c3，第四支链移动副c3卡设在定平台1的直线轨道中。在直线轨道中设置驱动副，驱动副为直线电缸；第四支链第二连接杆42的另一端连接第四支链U副c1，第四支链U副c1连接在动平台6上。
第五支链由第五支链第一连接杆51和第五支链第二连接杆52形成第五支链移动副d2，第五支链移动副d2中部设置驱动副，以驱动第五支链第一连接杆51和第五支链第二连接杆52做相对直线运动；驱动副为直线电缸。第五支链第一连接杆51的另一端与第五支链转动副d1连接，第五支链转动副d1连接在动平台6上；第五支链第二连接杆52的另一端连接第五支链U副d3，第五支链U副d3连接在定平台1上。

Claims (2)

1.一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：包括定平台、动平台及两条支链PRU和两条支链UPR；所述支链PRU一端连接定平台，一端连接动平台；支链UPR一端连接定平台，一端连接动平台；其中两条支链PRU对称设置，两条支链UPR对称设置；
所述支链PRU一端通过支链U副连接到动平台，中部为相互连接的第一连杆、支链转动副，另一端通过第二连杆固定在定平台的移动副；固定在定平台的移动副卡设在定平台的滑轨上，并被驱动副驱动；支链UPR一端通过支链转动副连接到动平台，中部为支链移动副，另一端通过支链U副连接到定平台上；支链UPR的支链移动副被驱动副驱动；
支链PRU的支链U副的其中一个转动副轴线和支链PRU中与第一连杆相连接的支链转动副轴线平行，支链UPR的支链转动副和支链UPR中与定平台相连接的支链U副其中一个转动副的轴线平行；
两条支链PRU共计2个支链U副；其中一个支链U副的转动副与另一个支链U副的转动副共轴线，且每个支链U副剩余的转动副的转动副轴线平行。
2.根据权利要求1所述一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：支链UPR的驱动副和支链PRU的驱动副均为直线电缸。
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