CN110524516B - 一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，涉及机器人技术领域，主要结构包括动平台、定平台、随动平台和4个完全相同的含闭环单元支链(5RU)；其结构简单，运动副均为低副，可以降低制造成本；本发明机构既含有冗余支链又含有闭环单元，具备高冗余驱动和非常好的对称性,因此,该机构综合性能非常好；具有高刚度、大承载能力、大转角、良好驱动稳定性，大工作空间良好的力/位传递性能等性能，由于具备很好的对称性,因此运动学和动力学分析与控制比较容易。定平台上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台平面内的两转动和竖直方向移动动作。

Description

一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构。
背景技术
在高刚度、高精度、高灵巧度的复杂曲面铣削，需要补偿瞬时冲击的钻铆，高精度、大工作空间的焊接，大承载能力、良好动态特性、良好适应性的物流搬运等应用场合需要具有2R1T冗余驱动3自由度执行机构，尤其是加工现代复杂曲面的加工，需要具有高精度，大转动能力，高灵活度的五轴混联机构，五轴混联机构的并联模块的选取尤为重要，并联模块必须满足姿态调整能力快、高刚度、大转角、高精度、良好驱动稳定性，大承载能力等性能，从而使得五轴混联机床综合性能更好，然而如今这类冗余驱动并联机构非常稀少，因此，这类机构的研制意义重大。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，该发明机构和驱动都具有高对称性，从冗余分支和含闭环单元角度添加冗余驱动使得机构具有高冗余驱动；因此，该机构具有大工作空间、大转动能力、大承载能力、高刚度、高精度、高灵活度、机构运动和力传递性能优良、运动学和动力学性能优良，驱动稳定性优良等优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，包括动平台、定平台、随动平台和4条完全相同的含闭环单元支链(5RU)，所述动平台设置于所述随动平台上方，且所述动平台与所述随动平台通过第八转动副转动连接，所述定平台两端分别通过2条支链与所述动平台两端连接，所述定平台另一两端分别通过2条支链与所述随动平台两端连接。
可选的，所述4条支链结构尺寸完全相同,每条支链均为5RU型所述支链包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆；
可选的，所述第一连杆的一端与所述定平台的一端通过第一转动副连接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端通过第二转动副连接；所述第二连杆的中间端与所述第三连杆的一端通过第三转动副连接；所述第三连杆的另一端与所述第四连杆的一端通过第四转动副连接；所述第四连杆的另一端与所述定平台通过第五转动副连接；所述第二连杆的另一端与所述第五连杆的一端通过第六转动副连接；所述第五连杆的另一端与所述动平台、随动平台的一端通过第七转动副连接；
可选的，所述分支第六转动副的转动轴线与所述第七转动副的转动轴线相垂直，所述第一、二、三、四、五、六转动副的转动轴线相互平行；
可选的，所述第八转动副轴线垂直于每一分支所述第七转动副的转动轴线。
可选的，所述机构包括四个所述支链，所述动平台的两端以及所述随动平台的两端分别与一个所述支链的一端相连接；
可选的，所述动平台两端的两个所述支链中的所述第七转动副轴线共轴线设置；
可选的，所述随动平台两端的两个所述支链中的所述第七转动副轴线共轴线设置；
可选的，所述动平台两端的两个所述支链中的所述第六转动副轴线与所述随动平台两端的两个所述支链中的所述第六转动副轴线相垂直。
可选的，所述动平台和所述随动平台均为长方体结构。
可选的，所述动平台和所述随动平台形状完全相同。
可选的，定平台上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台平面内的两转动和竖直方向移动动作。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明中的既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构主要结构包括动平台、定平台、随动平台和4个完全相同的含闭环单元支链；其结构简单，运动副均为低副，可以降低制造成本；本发明机构既含有冗余支链又含有闭环单元，具备高冗余驱动和非常好的对称性,因此,该机构综合性能非常好；具有高刚度、大承载能力、大转角、良好驱动稳定性，大工作空间良好的力/位传递性能等性能，由于具备很好的对称性,因此运动学和动力学分析与控制比较容易。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构的结构示意图。
附图标记说明：b、第八转动副；7、动平台；6、随动平台；5、定平台；11、第一连杆；12、第二连杆；13、第三连杆；14、第四连杆；15、第五连杆；a1、第一转动副。a2、第二转动副；a3、第三转动副；a4、第四转动副；a5、第五转动副；a6、第六转动副；a7、第七转动副。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，包括动平台7、定平台5、随动平台6和4条完全相同的含闭环单元支链(5RU)，所述动平台7设置于所述随动平台6上方，且所述动平台7与所述随动平台6通过第八转动副b转动连接，所述定平台5每两端分别通过2条支链与所述动平台7和所述随动平台6的两端分别连接；
于本具体实施例中，如图1所示，包括四个所述支链结构尺寸完全相同,每条支链均为5RU型所述支链包括第一连杆11、第二连杆12、第三连杆13、第四连杆14和第五连杆15；所述第一连杆11的一端与所述定平台5的一端通过第一转动副a1连接，所述第一连杆11的另一端与所述第二连杆12的一端通过第二转动副a2连接；所述第二连杆12的中间端与所述第三连杆13的一端通过第三转动副a3连接；所述第三连杆13的另一端与所述第四连杆14的一端通过第四转动副a4连接；所述第四连杆14的另一端与所述定平台5通过第五转动副a5连接；所述第二连杆12的另一端与所述第五连杆15的一端通过第六转动副a6连接；所述第五连杆15的另一端与所述动平台7、随动平台6的一端通过第七转动副a7连接；所述分支第六转动副a6的转动轴线与所述第七转动副a7的转动轴线相垂直，所述第一转动副a1、第二转动副a2、第三转动副a3、第四转动副a4、第五转动副a5、第六转动副a6的转动轴线相互平行；所述第八转动副b轴线垂直于每一分支所述第七转动副a7的转动轴线；所述机构包括四个所述支链，所述动平台的两端以及所述随动平台的两端分别与一个所述支链的一端相连接；所述动平台7两端的两个所述支链中的所述第七转动副a7轴线共轴线设置；所述随动平台6两端的两个所述支链中的所述第七转动副a7轴线共轴线设置；所述动平台7两端的两个所述支链中的所述第六转动副a6轴线与所述随动平台6两端的两个所述支链中的所述第六转动副a6轴线相垂直。所述动平台7和所述随动平台6均为长方体结构。所述动平台7和所述随动平台6形状完全相同。
所述四条支链在定平台5上完全对称布置，定平台5上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台7平面内的两转动和竖直方向移动动作。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，其特征在于，包括动平台、定平台、随动平台和4条完全相同的含闭环单元支链5RU，所述动平台设置于所述随动平台上方，且所述动平台与所述随动平台通过第八转动副转动连接，所述定平台两端分别通过2条支链与所述动平台两端连接，所述定平台另一两端分别通过2条支链与所述随动平台两端连接；
所述4条支链结构尺寸完全相同,每条支链均为5RU型，所述支链包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆；
所述第一连杆的一端与所述定平台的一端通过第一转动副连接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端通过第二转动副连接；所述第二连杆的中间端与所述第三连杆的一端通过第三转动副连接；所述第三连杆的另一端与所述第四连杆的一端通过第四转动副连接；所述第四连杆的另一端与所述定平台通过第五转动副连接；所述第二连杆的另一端与所述第五连杆的一端通过第六转动副连接；所述第五连杆的另一端与所述动平台或随动平台的一端通过第七转动副连接。
2.根据权利要求1所述的既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，其特征在于，分支第六转动副的转动轴线与所述第七转动副的转动轴线相垂直，所述第一、二、三、四、五、六转动副的转动轴线相互平行；
第八转动副的转动轴线垂直于每一分支所述第七转动副的转动轴线。
3.根据权利要求1或2所述的既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，其特征在于，
所述动平台两端的两个所述支链中的所述第七转动副的转动轴线共轴线设置；
所述随动平台两端的两个所述支链中的所述第七转动副的转动轴线共轴线设置；
所述动平台两端的两个所述支链中的所述第六转动副的转动轴线与所述随动平台两端的两个所述支链中的所述第六转动副的转动轴线相垂直。
4.根据权利要求1所述的既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，其特征在于，所述动平台和所述随动平台均为长方体结构。
5.根据权利要求1所述的既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，其特征在于，所述动平台和所述随动平台形状完全相同。
6.根据权利要求1所述的既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构，其特征在于，定平台上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台平面内的两转动和竖直方向移动动作。
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