CN110153998B - 一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移三转动并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移三转动并联机构，其混合支链一(I)包含由移动副一(P1)和4个转动副的平行四边形串联组成的分支，该分支又与移动副二(P2)及两个平行轴线的转动副一(R2)、转动副二(R1)串联组成的分支，构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(2)上又串联一个球副一(S1)；而混合支链二(Ⅱ)由移动副三(P3)、移动副四(P4)，及转动副三(R3)、转动副四(R4)、转动副五(R5)构成的两滑块五杆机构平面机构，并在其一连杆(3)的延伸端串联一个球副二(S2)组成；动平台(1)与混合支链一(I)上的球副一(S1)、混合支链二(Ⅱ)上的球副二(S2)、无约束支链上的球副三(S3)连接。

Description

一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移三转动并联机构
技术领域
本发明涉及一种具有解析式位置正解的并联机器人，为机器人操作手等提供一个新型的两平移三转动并联机构。
背景技术
并联结构的装置，特别是实现空间三平移功能的Delta操作手，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；而具有三平移一转动功能的并联操作手，在需要调整工件姿态的场合下，更是不可缺少。为此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基础上，再串联一条R-U-P-U-R支链或S-P-S支链，构成了一个具有三平移一转动功能的混联操作手；2003年杨廷力申请的专利200310106012.4，提出了一组5个三平移一转动并联机构，但没有研制样机；2000后Pierrot等相继发明了H4、I4、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一转动)操作手，黄田教授开发了四自由度三平移一转动的Cross-IV型高速搬运机器人；而专利201210435375.1提出了一种单平台实现三平移一转动的并联机构，并研制了样机；然而，两平移三转动的并联机构很少，从而影响了其开发与应用；因此，实现两平移三转动功能的结构和应用都需要发展创新。
发明内容
本发明的目的是要提供一类新的两平移三转动并联机器人，它们具有刚性好、结构较简单、易于精密加工；具有解析式位置正解、动力学求解比较容易等优点。
本发明提供的一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移三转动并联机构，包含两条混合支链、一条无约束支链(P5-R6-S3)、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(P1)和4个转动副的平行四边形(Ra-Rb-Rc-Rd)串联组成的分支，该分支又与移动副二(P2)及两个平行轴线的转动副一(R2)、转动副二(R1)串联组成的分支，构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(2)上又串联一个球副一(S1)；而混合支链二(Ⅱ)由移动副三(P3)、移动副四(P4)，及转动副三(R3)、转动副四(R4)、转动副五(R5)构成的两滑块平面五杆机构组成，并在其一连杆(3)的延伸端串联一个球副二(S2)；且平行四边形的运动平面与两滑块平面五杆机构的运动平面不在同一个平面内；进一步，动平台(1)与混合支链一(I)上的球副一(S1)、混合支链二(Ⅱ)上的球副二(S2)、无约束支链上的球副三(S3)连接。进一步，静平台(0)上的五个移动副可替换为转动副。
这种两平移三转动并联机器人，其耦合度为零，且具有解析式位置正解。
附图说明
附图1为本发明的实施例之一的结构简图示意图。
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。
附图1所示的并联机器人装置为本发明的实施例之一，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三转动并联机构，包含两条混合支链、一条无约束支链P5-R6-S3、动平台1和静平台0，混合支链一I包含由移动副一P1和4个转动副的平行四边形Ra-Rb-Rc-Rd串联组成的分支，该分支又与移动副二P2及两个平行轴线的转动副一R2、转动副二R1串联组成的分支，构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆2上又串联一个球副一S1；而混合支链二Ⅱ由移动副三P3、移动副四P4，及转动副三R3、转动副四R4、转动副五R5构成的两滑块平面五杆机构组成，并在其一连杆3的延伸端串联一个球副二S2；且平行四边形的运动平面与两滑块平面五杆机构的运动平面不在同一个平面内；进一步，动平台1与混合支链一I上的球副一S1、混合支链二Ⅱ上的球副二S2、无约束支链上的球副三S3连接。
进一步，静平台0上的五个移动副可替换为转动副。
这种两平移三转动并联机构，刚性好、结构较简单、易于精密加工；其耦合度为零，且具有解析式位置正解，因此，其动力学求解、分析容易。

Claims (2)

1.一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移三转动并联机构，包含两条混合支链、一条无约束支链(P5-R6-S3)、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(P1)和4个转动副的平行四边形(Ra-Rb-Rc-Rd)串联组成的分支，该分支又与移动副二(P2)及两个平行轴线的转动副一(R2)、转动副二(R1)串联组成的分支，构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(2)上又串联一个球副一(S1)；而混合支链二(Ⅱ)由移动副三(P3)、移动副四(P4)，及转动副三(R3)、转动副四(R4)、转动副五(R5)构成的两滑块平面五杆机构组成，并在其一连杆(3)的延伸端串联一个球副二(S2)；且平行四边形的运动平面与两滑块平面五杆机构的运动平面不在同一个平面内，进一步，动平台(1)与混合支链一(I)上的球副一(S1)、混合支链二(Ⅱ)上的球副二(S2)、无约束支链上的球副三(S3)连接。
2.按权利要求1所述的零耦合度具有解析式位置正解的两平移三转动并联机构，其特征在于，静平台(0)上的五个移动副可替换为转动副。
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