CN110355740A - 具有1r1t和3t两种运动模式的并联机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，包括有动平台和定平台，动平台上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链，动平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台连接；第四支链包括有与定平台连接的移动副P41，移动副P41上还依次连接有第七连杆7及安装平台，安装平台上连接有第五子支链、第六子支链及第七子支链，安装平台通过所述第五子支链、第六子支链及第七子支链与动平台连接。该并联机构，具有1R1T和3T两种运动模式，解决了现有机构运动模式单一的问题，使机构的输出端可实现多种运动，从而满足工业生产中的更多需求。

Description

具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构。
背景技术
并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6个自由度并联机构的研究较为全面和深入，但并联机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特的优势。
具有多种运动模式的并联机构，在机构奇异位形下，具有运动分岔的特性，可以通过较少的驱动副和支链实现多种运动模式，从而适应多种不同的工作需要。并且这类机构的运动模式变换，不需要对机构进行重新组装，运动模式的变换速度快、过程简便。目前，具有一移动一转动(1R1T)的运动模式(该转动和移动平行)及三维移动(3T)的运动模式的三自由度并联机构比较少见。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，具有1R1T和3T两种运动模式，解决了现有机构运动模式单一的问题，使机构的输出端可实现多种运动，从而满足工业生产中的更多需求。
本发明所采用的技术方案是，一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，包括有动平台和定平台，动平台上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链，动平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台连接；
第四支链包括有与定平台连接的移动副P41，移动副P41上还依次连接有第七连杆7及安装平台，安装平台上连接有第五子支链、第六子支链及第七子支链，安装平台通过所述第五子支链、第六子支链及第七子支链与动平台连接。
本发明的特征还在于，
第一支链包括有依次连接的球副S11、第一连杆、移动副P12、第二连杆及球副S13，球副S11还与定平台连接，球副S13还与动平台连接。
移动副P12连接有液压驱动电机。
第二支链包括有依次连接的球副S21、第三连杆、移动副P22、第四连杆及球副S23，球副S21还与定平台连接，球副S23还与动平台连接。
移动副P22连接有液压驱动电机。
第三支链包括有依次连接的球副S31、第五连杆、移动副P32、第六连杆及球副S33，球副S31还与定平台连接，球副S33还与动平台连接。
移动副P32连接有液压驱动电机。
第五子支链包括有依次连接的万向铰U42、第八连杆及万向铰U43，所述万向铰U42还与安装平台连接，万向铰U43还与动平台连接；第六子支链包括有依次连接的万向铰U44、第九连杆及万向铰U45，万向铰U44还与安装平台连接，万向铰U45还与动平台连接；第七子支链包括有依次连接的万向铰 U46、第十连杆及万向铰U47，万向铰U46还与安装平台连接，万向铰U47还与动平台连接。
安装平台为三角形安装平台，所述第五子支链、所述第六子支链及所述第七子支链分别安装在安装平台的三个顶角处。
本发明的有益效果是，该机构具有一移动一转动(1R1T)的运动模式，及三维移动(3T)的运动模式，解决了现有机构运动模式单一，使机构的输出端可实现多种运动，这类新型并联机构能够适应多种不同的运动方式，适应多种境况下的工作，在运动仿真、机器装配、分拣抓取等领域具有一定的应用前景，从而满足工业生产中的更多需求。
附图说明
图1是本发明具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构处于瞬时4 自由度位形的机构图；
图2是本发明并联机构处于1R1T自由度位形的机构图；
图3是本发明并联机构处于3T自由度位形的机构图。
图中，1.第一连杆，2.第二连杆，3.第三连杆，4.第四连杆，5.第五连杆， 6.第六连杆，7.第七连杆，8.第八连杆，9.第九连杆，10.第十连杆，11.动平台，12.定平台，13.安装平台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，如图1-3所示，包括有动平台11和定平台12，动平台11上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链，动平台11分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台12连接；
定义动平台11与第一支链连接处为A1，定义动平台11与所述第二支链连接处为A2，定义动平台11与第三支链连接处为A3，定义动平台11与第四支链连接处为A4、A5、A6，即动平台11与第五子支链、第六子支链及第七子支链连接处分别为A4、A5、A6。定义定平台12与第一支链连接处为B1，定义定平台12与所述第二支链连接处为B2，定义定平台12与第三支链连接处为B3，定义定平台12与第四支链连接处为B4。
第一支链包括有依次连接的球副S11、第一连杆1、移动副P12、第二连杆2及球副S13，球副S11还与定平台12连接，球副S13还与动平台11连接。
移动副P12连接有液压驱动电机。
第二支链包括有依次连接的球副S21、第三连杆3、移动副P22、第四连杆4及球副S23，球副S21还与定平台12连接，球副S23还与动平台11连接。
移动副P22连接有液压驱动电机。
第三支链包括有依次连接的球副S31、第五连杆5、移动副P32、第六连杆6及球副S33，球副S31还与定平台12连接，球副S33还与动平台11连接。
移动副P32连接有液压驱动电机。
第四支链包括有与定平台12连接的移动副P41，移动副P41上还依次连接有第七连杆7及安装平台13，安装平台13上连接有第五子支链、第六子支链及第七子支链，安装平台13通过所述第五子支链、第六子支链及第七子支链与动平台11连接。
第五子支链包括有依次连接的万向铰U42、第八连杆8及万向铰U43，万向铰U42还与安装平台13连接，万向铰U43还与动平台11连接；
第六子支链包括有依次连接的万向铰U44、第九连杆9及万向铰U45，万向铰U44还与安装平台13连接，万向铰U45还与动平台11连接；
第七子支链包括有依次连接的万向铰U46、第十连杆10及万向铰U47，万向铰U46还与安装平台13连接，万向铰U47还与动平台11连接。
安装平台13为三角形安装平台，第五子支链、第六子支链及第七子支链分别安装在安装平台13的三个顶角处。
在图1所示机构位形下，移动副P41与动平台11所在平面垂直，三个移动副P12、移动副P22、移动副P32沿空间的一般方向，万向铰U42，万向铰 U44，万向铰U46连接安装平台13的转动副与移动副P41平行，万向铰U43，万向铰U45，万向铰U47连接动平台11的转动副与移动副P41平行。
当机构处于如图1所示位形，锁定移动副P41，控制驱动移动副P12，移动副P22，移动副P32，动平台11发生沿平行于移动副P41的转动，机构处于如图2所示位形，此位形下机构具有1R1T运动模式，控制驱动移动副P12，移动副P22可实现机构的控制。此时万向铰U42，万向铰U44，万向铰U46，不与安装平台13直接连接的转轴轴线两两相交；万向铰U43，万向铰U45，万向铰U47，不与动平台11直接连接的转轴轴线两两相交。当机构处于图1 所示位形，锁定移动副P41，控制驱动移动副P12，移动副P22，移动副P32可使得动平台11产生2维移动，机构处于如图3所示机构位形，此位形下机构具有3T运动模式，解锁移动副P41，控制驱动移动副P12，移动副P22，移动副P32可实现机构的控制。此时万向铰U42，万向铰U44，万向铰U46，不与安装平台13直接连接的转轴轴线两两平行；万向铰U43，万向铰U45，万向铰U47，不与动平台11直接连接的转轴轴线两两平行。。
本发明的并联机构通过四条支链的设置在一定条件下通过控制驱动移动副P12、移动副P22、移动副P32，辅助驱动移动副P41，实现机构在两个运动模式之间的变换，该机构具有一移动一转动(1R1T)的运动模式，及三维移动(3T)的运动模式，解决了现有机构运动模式单一，使机构的输出端可实现多种运动，从而满足工业生产中的更多需求。

Claims (9)

1.一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，包括有动平台(11)和定平台(12)，所述动平台(11)上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链，所述动平台(11)分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台(12)连接；
所述第四支链包括有与定平台(12)连接的移动副P41，所述移动副P41上还依次连接有第七连杆(7)及安装平台(13)，所述安装平台(13)上连接有第五子支链、第六子支链及第七子支链，所述安装平台(13)通过所述第五子支链、所述第六子支链及所述第七子支链与动平台(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，所述第一支链包括有依次连接的球副S11、第一连杆(1)、移动副P12、第二连杆(2)及球副S13，所述球副S11还与定平台(12)连接，所述球副S13还与动平台(11)连接。
3.根据权利要求2所述的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，所述移动副P12连接有液压驱动电机。
4.根据权利要求1所述的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，所述第二支链包括有依次连接的球副S21、第三连杆(3)、移动副P22、第四连杆(4)及球副S23，所述球副S21还与定平台(12)连接，所述球副S23还与动平台(11)连接。
5.根据权利要求4所述的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，所述移动副P22连接有液压驱动电机。
6.根据权利要求1所述的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，所述第三支链包括有依次连接的球副S31、第五连杆(5)、移动副P32、第六连杆(6)及球副S33，所述球副S31还与定平台(12)连接，所述球副S33还与动平台(11)连接。
7.根据权利要求6所述的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，所述移动副P32连接有液压驱动电机。
8.根据权利要求1所述的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，所述第五子支链包括有依次连接的万向铰U42、第八连杆(8)及万向铰U43，所述万向铰U42还与安装平台(13)连接，所述万向铰U43还与动平台(11)连接；所述第六子支链包括有依次连接的万向铰U44、第九连杆(9)及万向铰U45，所述万向铰U44还与安装平台(13)连接，所述万向铰U45还与动平台(11)连接；所述第七子支链包括有依次连接的万向铰U46、第十连杆(10)及万向铰U47，所述万向铰U46还与安装平台(13)连接，所述万向铰U47还与动平台(11)连接。
9.根据权利要求1所述的一种具有1R1T和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于，所述安装平台(13)为三角形安装平台，所述第五子支链、所述第六子支链及所述第七子支链分别安装在安装平台(13)的三个顶角处。
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