CN110142745B - 一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置 - Google Patents

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    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
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Abstract

一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，混合支链一(I)包含由移动副一(P2)和4个转动副的平行四边形一组成的分支，该分支又与移动副二(P1)及两个平行轴线的转动副一(R11)、转动副二(R12)组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(6)上又串联两个平行轴线的转动副三(R3)、转动副四(R4)组成的分支；而混合支链二(Ⅱ)由移动副三(P3)和4个转动副的平行四边形二串联组成，它们在一个平面内运动，又在该平行四边形离静平台(0)较远的一短边杆(10)上，再串联一个转动副五(R5)；动平台(1)的一端与混合支链一(I)上的转动副四(R4)连接，另一端与混合支链二(Ⅱ)上的转动副五(R5)连接，且转动副四(R4)的轴线与转动副五(R5)的轴线相互平行。

Description

一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置
技术领域
本发明涉及一种并联机器人装置，也就是说，为并联机器人领域等提供一个新的、零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置。
背景技术
并联结构的操作手已得到了工业应用，例：三平移的Delta操作手，以及三平移一转动的操作手，如H4、I4、Par4、Cross-IV，已在高速抓放、定位装配、搬运、分拣、上下料等工艺上发挥了很好的作用；而专利201210435375.1、201510564382.5、201510567133.1、201510564195.7、201510566039.4、201510566840.9等，也公开了一批三平移一转动并联机器人的新机型。
对两平移一转动并联装置，国内外学者已作了较多的研究。Li等研究了含有球面支链或平行子支链的2T1R空间机构；Huang.Z、Kong、杨宁等利用螺旋理论对2T1R型并联机构进行了型综合；Liu等提出一组新型2T1R型并联机构，相比于原先的2T1R型并联机构，此类型机构运动学求解更简单，构造更简单，能耗更少；Gogu.G等提出一组含有分叉的空间运动的2T1R并联机构。
但具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置还不多。因此，要提出新的零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置。
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具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，这个装置具有结构简单、零耦合度、解析式运动学正解等优点。
本发明的第一种技术方案是，一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，包含两条混合支链、动平台(1)和静平台(0)，其特征在于，混合支链一(I)包含由移动副一(P2)和4个转动副的平行四边形一(Ra1-Rb1-Rc1-Rd1)组成的分支，该分支又与移动副二(P1)及两个平行轴线的转动副一(R11)、转动副二(R12)组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(6)上又串联两个平行轴线的转动副三(R3)、转动副四(R4)组成的分支；而混合支链二(Ⅱ)由移动副三(P3)和4个转动副的平行四边形二(Ra2-Rb2-Rc2-Rd2)串联组成，它们在一个平面内运动，又在该平行四边形离静平台(0)较远的一短边杆(10)上，再串联一个转动副五(R5)连接；进一步，动平台(1)的一端与混合支链一(I)上的转动副四(R4)连接，另一端与混合支链二(Ⅱ)上的转动副五(R5)连接，且转动副四(R4)的轴线与转动副五(R5)的轴线相互平行。
本发明的第二种技术方案是，一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，包含两条混合支链、动平台(1)和静平台(0)，其特征在于，混合支链一(I)包含由移动副一(P2)和4个转动副的平行四边形一(Ra1-Rb1-Rc1-Rd1)组成的分支，该分支又与移动副二(P1)及两个平行轴线的转动副一(R11)、转动副二(R12)组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(6)上又串联一个转动副三(R3)；而混合支链二(Ⅱ)包含一个由4个转动副组成的平行四边形二(Ra2-Rb2-Rc2-Rd2)，又在该平行四边形二的两个短边杆上，分别串联两个平行轴线的转动副四(R4)、转动副五(R5)，且移动副三(P3)与转动副四(R4)串联连接；进一步，动平台(1)的一端与混合支链一(I)上的转动副三(R3)连接，另一端与混合支链二(Ⅱ)上的转动副五(R5)连接，且转动副三(R3)与转动副五(R5)的轴线相互平行。
进一步，上述两种技术方案中，静平台(0)上的三个移动副一(P2)、移动副二(P1)、移动副三(P3)可替换为转动副。这种两平移一转动并联装置，其耦合度为零，且具有解析式位置正解。
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所示并联装置可为本发明的第一种实施例，其技术方案是这样的：一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，包含两条混合支链、动平台1和静平台0，混合支链一I包含由移动副一P2和4个转动副的平行四边形一Ra1-Rb1-Rc1-Rd1组成的分支，该分支又与移动副二P1及两个平行轴线的转动副一R11、转动副二R12组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆6上又串联两个平行轴线的转动副三R3、转动副四R4组成的分支；而混合支链二Ⅱ由移动副三P3和4个转动副的平行四边形二Ra2-Rb2-Rc2-Rd2串联组成，它们在一个平面内运动，又在该平行四边形离静平台0较远的一短边杆10上，再串联一个转动副五R5；进一步，动平台1的一端与混合支链一I上的转动副四R4连接，另一端与混合支链二Ⅱ上的转动副五R5连接，且转动副四R4的轴线与转动副五R5的轴线相互平行。
图2所示并联装置可为本发明的第二种实施例，其技术方案是这样的：一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，包含两条混合支链、动平台1和静平台0，混合支链一I包含由移动副一P2和4个转动副的平行四边形一Ra1-Rb1-Rc1-Rd1组成的分支，该分支又与移动副二P1及两个平行轴线的转动副一R11、转动副二R12组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆6上又串联一个转动副三R3；而混合支链二Ⅱ包含一个由4个转动副组成的平行四边形二Ra2-Rb2-Rc2-Rd2，又在该平行四边形二的两个短边杆上，分别串联两个平行轴线的转动副四R4、转动副五R5，且移动副三P3与转动副四R4串联连接；进一步，动平台1的一端与混合支链一I上的转动副三R3连接，另一端与混合支链二Ⅱ上的转动副五R5连接，且转动副三R3与转动副五R5的轴线相互平行。
进一步，上述两种技术方案中，静平台0上的三个移动副一P2、移动副二P1、移动副三P3可替换为转动副。
这种两平移一转动并联装置，结构简单，其耦合度为零，且具有解析式位置正解，因此，它们的动力学分析求解容易、方便。

Claims (4)

1.一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，包含两条混合支链、动平台(1)和静平台(0)，其特征在于，混合支链一(I)包含由移动副一(P2)和4个转动副的平行四边形一(Ra1-Rb1-Rc1-Rd1)组成的分支，该分支又与移动副二(P1)及两个平行轴线的转动副一(R11)、转动副二(R12)组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(6)上又串联两个平行轴线的转动副三(R3)、转动副四(R4)组成的分支；而混合支链二(Ⅱ)由移动副三(P3)和4个转动副的平行四边形二(Ra2-Rb2-Rc2-Rd2)串联组成，它们在一个平面内运动，又在该平行四边形离静平台(0)较远的一短边杆(10)上，再串联一个转动副五(R5)；进一步，动平台(1)的一端与混合支链一(I)上的转动副四(R4)连接，另一端与混合支链二(Ⅱ)上的转动副五(R5)连接，且转动副四(R4)的轴线与转动副五(R5)的轴线相互平行。
2.一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，包含两条混合支链、动平台(1)和静平台(0)，其特征在于，混合支链一(I)包含由移动副一(P2)和4个转动副的平行四边形一(Ra1-Rb1-Rc1-Rd1)组成的分支，该分支又与移动副二(P1)及两个平行轴线的转动副一(R11)、转动副二(R12)组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(6)上又串联一个转动副三(R3)；而混合支链二(Ⅱ)包含一个由4个转动副组成的平行四边形二(Ra2-Rb2-Rc2-Rd2)，又在该平行四边形二的两个短边杆上，分别串联两个平行轴线的转动副四(R4)、转动副五(R5)，且移动副三(P3)与转动副四(R4)串联连接；进一步，动平台(1)的一端与混合支链一(I)上的转动副三(R3)连接，另一端与混合支链二(Ⅱ)上的转动副五(R5)连接，且转动副三(R3)与转动副五(R5)的轴线相互平行。
3.按权利要求1或2所述的零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，其特征在于，静平台(0)上的移动副一(P2)、移动副二(P1)、移动副三(P3)可替换为转动副。
4.按权利要求1或2或3所述的零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联装置，其特征在于，其耦合度为零，且具有解析式位置正解。
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