CN110153999A - 一种零耦合度具有解析式位置正解的两平移一转动并联机构 - 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一转动并联机构，其混合支链一(I)包含由移动副二(P2)和4个转动副的平行四边形一串联组成的同一运动平面分支，该分支的平动输出杆(2)又与移动副一(P1)及两个平行轴线的转动副一(R11)、转动副二(R12)串联的分支，串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(2)上又串联一个轴线垂直的转动副三(R1)；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另一个同一运动平面，又在该平行四边形的一短边杆(3)的垂直杆上，串联两个平行轴线的转动副四(R3)、转动副五(R2)；动平台(1)的一端与混合支链一(I)上的转动副三(R1)、另一端与混合支链二(Ⅱ)上的转动副五(R2)连接，且转动副三(R1)和转动副五(R2)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机构
技术领域
本发明涉及一种并联机器人机构，为并联机器人操作手等提供一个新的、零耦合度且具有解析式位置正解的两平移一转动并联机构。
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机构，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机构还不多。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机构。
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机构，这个机构具有结构简单、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机构，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)包含由移动副二(P2)和4个转动副的平行四边形一(Ra1-Rb1-Rc1-Rd1)串联组成的同一运动平面分支，该分支的平动输出杆(2)又与移动副一(P1)及两个平行轴线的转动副一(R11)、转动副二(R12)串联的分支，串联构成一个平面机构，而该平面机构的平动输出杆(2)上又串联一个轴线垂直的转动副三(R1)；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)串联组成另一个同一运动平面，又在该平行四边形离静平台(0)较远的一短边杆(3)的垂直杆上，串联两个平行轴线的转动副四(R3)、转动副五(R2)；进一步，动平台(1)的一端与混合支链一(I)上的转动副三(R1)、另一端与混合支链二(Ⅱ)上的转动副五(R2)连接，且转动副三(R1)和转动副五(R2)的轴线相互平行；进一步，静平台(0)上的三个移动副一(P1)、移动副二(P2)、移动副三(P3)可替换为转动副。这类两平移一转动并联机构，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所示的并联机构可为本发明的实施例，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机构，包含两条混合支链、动平台1和静平台0，混合支链一I包含由移动副二P2和4个转动副的平行四边形一Ra1-Rb1-Rc1-Rd1串联组成的同一运动平面分支，该分支的平动输出杆2又与移动副一P1及两个平行轴线的转动副一R11、转动副二R12串联的分支，串联构成一个平面机构，而该平面机构的平动输出杆2上又串联一个轴线垂直的转动副三R1；
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串联组成另一个同一运动平面，又在该平行四边形离静平台0较远的一短边杆3的垂直杆上，串联两个平行轴线的转动副四R3、转动副五R2；进一步，动平台1的一端与混合支链一I上的转动副三R1、另一端与混合支链二Ⅱ上的转动副五R2连接，且转动副三R1和转动副五R2的轴线相互平行。
进一步，静平台0上的三个移动副一P1、移动副二P2、移动副三P3可替换为转动副。
这种两平移一转动并联机构，其耦合度为零，且具有解析式位置正解，因此，动力学分析、求解容易方便。

Claims (3)

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机构，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)包含由移动副二(P2)和4个转动副的平行四边形一(Ra1-Rb1-Rc1-Rd1)串联组成的同一运动平面分支，该分支的平动输出杆(2)又与移动副一(P1)及两个平行轴线的转动副一(R11)、转动副二(R12)串联的分支，串联构成一个平面机构，而该平面机构的平动输出杆(2)上又串联一个轴线垂直的转动副三(R1)；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)串联组成另一个同一运动平面，又在该平行四边形离静平台(0)较远的一短边杆(3)的垂直杆上，串联两个平行轴线的转动副四(R3)、转动副五(R2)；进一步，动平台(1)的一端与混合支链一(I)上的转动副三(R1)、另一端与混合支链二(Ⅱ)上的转动副五(R2)连接，且转动副三(R1)和转动副五(R2)的轴线相互平行。
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一转动并联机构，其特征在于，静平台(0)上的三个移动副一(P1)、移动副二(P2)、移动副三(P3)可替换为转动副。
3.按权利要求1和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机构，其耦合度为零，且具有解析式位置正解。
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