CN110524517B - 一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构，涉及机器人技术领域，该机构包括定平台、动平台和两组第一支链组件以及两组第二支链组件，所述第一支链组件为不含闭环单元支链结构(PUR)，所述第二支链组件为含闭环单元支链结构
Figure DDA0002191552020000011
本发明结构简单，运动副均为低副，可降低制造成本，同时本发明考虑到绕定平台转动时需要更大的转矩，因此，在该方向上设计了含闭环单元的支链结构，可提供足够的驱动力矩实现该方向的转动；该机构既含有冗余支链又含有冗余驱动，因此具有高刚度、大承载能力、大转角等性能；每组支链组件内的移动副为驱动副，即在6个驱动作用下实现绕动平台平面和定平台平面内的两转动和垂直于动平台方向移动自由度。

Description

一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构。
背景技术
对于两转一移并联机构来说根据其运动特征可具体分为4类，最大的区别在于两转动是否共面，因而工作场合有所不一样。冗余驱动并联机构具有高刚度、高精度、高灵巧度、大工作空间，大承载能力、良好动态特性等优点，特别是具有大转角非共面两转一移冗余驱动三自由度执行机构可用于复杂曲面铣削、钻铆、焊接、物流等应用场合。因此对转角非共面两转一移冗余驱动并联机构的设计具有十分重要的研究价值。绕定平台转动时整个机构绕定平台转动，需要很大的驱动转矩，目前对于非共面的两转动并联机构来说，冗余驱动机构较少且结构较为复杂，因此这类机构的研制具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过设置冗余支链和冗余驱动，同时在绕定平台转动的方向上设置含闭环单元的支链的方式来解决结构复杂、刚度低、承载能力弱、转角小等问题的一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构。
本发明所提出的一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构，包括横向中心线上设置有滑道的定平台和设置在定平台正上方且左右两侧设置有竖向凸起部的动平台，及分别对称连接在定平台与动平台左右两侧之间的两组第一支链组件，以及分别对称连接在定平台与动平台前后两侧之间的两组第二支链组件；所述第一支链组件为不含闭环单元支链结构(PUR)，所述第二支链组件为含闭环单元支链结构
Figure BDA0002191551000000011
所述第一支链组件包括第一连杆和第二连杆；所述第一连杆的一端通过第一移动副连接在定平台的滑道内，第一连杆的另一端通过U副与第二连杆的一端连接，所述第二连杆的另一端通过第一转动副与动平台左右两侧竖向凸起部连接，且第一转动副的转动轴线与U副中的竖向转动副的转动轴线平行。
所述第二支链组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆；所述第一连杆一端通过第二转动副与定平台连接，第一连杆另一端通过第二移动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端与第三连杆的前端及第四连杆的一端采用复合铰链连接，且第三连杆的后端通过第三转动副与动平台的前后两侧连接，第四连杆的另一端通过第三移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过第二转动副与定平台连接；
所述第二转动副的转动轴线与复合铰链的转动轴线相互平行；所述第三转动副的转动轴线垂直于复合铰链的转动轴线；
所述两组第二支链组件中的第三转动副为共轴线布置，且所述第二转动副均位于定平台的竖向中心线上，且相互平行。
所述两组第一支链组件中的第一转动副的轴线相互平行，所述U副中的竖向转动副相互平行，U副中的横向转动副为共轴线布置。
所述U副中横向转动副的轴线平行于复合铰链的转动副轴线，所述U副中竖向转动副的轴线平行于第三转动副的轴线。
所述两组第一支链组件和两组第二支链组件中的移动副为驱动副，采用电缸直线驱动，在移动副驱动作用下实现绕动平台平面和定平台平面内的两转动和垂直于动平台方向移动自由度。
所述动平台为十字型板状结构，所述定平台为矩形板状结构。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明所提出的一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构，主要结构包括动平台、定平台和四组支链组件,其中两组为完全相同的含闭环单元的支链结构，另外两组为完全相同的不含闭环单元的支链结构，且结构简单，运动副均为低副，可以降低制造成本；同时本发明考虑到绕定平台转动时需要更大的转矩，因此，在该方向上设计了含闭环单元的支链结构，以保证提供足够的驱动力矩实现该方向的转动；而且该机构既含有冗余支链又含有冗余驱动，因此具有高刚度、大承载能力、大转角等性能，并且两转自由度都可独立控制。本发明中，每组支链组件内的移动副为驱动副，采用电缸直线驱动，即在6个驱动作用下实现绕动平台平面和定平台平面内的两转动和垂直于动平台方向移动自由度。
附图说明
图1是本发明所提出的一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构的一个实施例的具体结构示意图。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
参见附图1，给出了本发明所提出的一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构的一个实施例的具体结构。该机构包括定平台1、动平台2、两组第一支链组件3以及两组第二支链组件4。
本实施例中，定平台1为矩形板状结构，动平台2为十字型板状结构，所述定平台1的横向中心线上设置有滑道11，所述动平台2设置在定平台1的正上方，且动平台2的左右两侧设置有竖向凸起部21，所述两组第一支链组件3对称的连接在定平台1和动平台2的左右两侧之间，所述两组第二支链组件4则对称的连接在定平台1和动平台2的前后两侧之间；所述两组第一支链组件3结构尺寸完全相同，且均为不含闭环单元支链结构(PUR)，所述两组第二支链组件4结构尺寸完全相同，且均为含闭环单元支链结构
Figure BDA0002191551000000031
所述第一支链组件3包括第一连杆31和第二连杆32，且所述第二连杆32的两端均设置有U型连接件；所述第一连杆31的一端通过第一移动副33连接在定平台1的滑道11内，第一连杆31的另一端通过U副34与第二连杆32一端的U型连接件连接，所述第二连杆32另一端的U型连接件通过第一转动副35与动平台2左右两侧竖向凸起部21连接，且第一转动副35的转动轴线与U副34中的竖向转动副的转动轴线平行。
所述第二支链组件4包括第一连杆41、第二连杆42、第三连杆43、第四连杆44和第五连杆45；所述第一连杆41一端通过第二转动副46与定平台1连接，第一连杆41另一端通过第二移动副47与第二连杆42一端连接，第二连杆42另一端与第三连杆43的前端及第四连杆44的一端采用复合铰链48连接，且第三连杆43的后端通过第三转动副49与动平台2的前后两侧连接，第四连杆44的另一端通过第三移动副410与第五连杆45的一端连接，第五连杆45的另一端通过第二转动副46与定平台1连接。上述转动副可以是现有技术中的任何一种形式，只要在转动平面内实现稳定的铰接关系即可，本实施例中，所有转动副均由U型卡槽和与其对应的铰接轴构成。
所述第二转动副46的转动轴线与复合铰链48的转动轴线相互平行，所述第三转动副49的转动轴线垂直于复合铰链48的转动轴线；所述两组第二支链组件4中的第三转动副49为共轴线布置，且所述第二转动副46均位于定平台1的竖向中心线上，以横向中心线为界，两两对称且相互平行；所述两组第一支链组件3中的第一转动副35的轴线相互平行，所述U副34中的竖向转动副相互平行，U副34中的横向转动副为共轴线布置；所述U副中横向转动副的轴线平行于复合铰链的转动副轴线，所述U副中竖向转动副的轴线平行于第三转动副的轴线。
所述两组第一支链组件和两组第二支链组件中的移动副为驱动副，采用电缸直线驱动，在移动副驱动作用下实现绕动平台平面和定平台平面内的两转动和垂直于动平台方向移动自由度。

Claims (3)

1.一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构，其特征在于：所述机构包括横向中心线上设置有滑道的定平台和设置在定平台正上方且左右两侧设置有竖向凸起部的动平台，及分别对称连接在定平台与动平台左右两侧之间的两组第一支链组件，以及分别对称连接在定平台与动平台前后两侧之间的两组第二支链组件；所述第一支链组件为不含闭环单元支链结构
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，所述第二支链组件为含闭环单元支链结构
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
所述第一支链组件包括第一连杆和第二连杆；所述第一连杆的一端通过第一移动副连接在定平台的滑道内，第一连杆的另一端通过U副与第二连杆的一端连接，所述第二连杆的另一端通过第一转动副与动平台左右两侧竖向凸起部连接，且第一转动副的转动轴线与U副中的竖向转动副的转动轴线平行；
所述第二支链组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆；所述第一连杆一端通过第二转动副与定平台连接，第一连杆另一端通过第二移动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端与第三连杆的前端及第四连杆的一端采用复合铰链连接，且第三连杆的后端通过第三转动副与动平台的前后两侧连接，第四连杆的另一端通过第三移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过第二转动副与定平台连接；
所述第二转动副的转动轴线与复合铰链的转动轴线相互平行；所述第三转动副的转动轴线垂直于复合铰链的转动轴线；
所述两组第二支链组件中的第三转动副为共轴线布置，且所述第二转动副均位于定平台的竖向中心线上，且相互平行；
所述两组第一支链组件中的第一转动副的轴线相互平行，所述U副中的竖向转动副相互平行，U副中的横向转动副为共轴线布置；
所述U副中横向转动副的轴线平行于复合铰链的转动副轴线，所述U副中竖向转动副的轴线平行于第三转动副的轴线。
2.根据权利要求1所述的一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构，其特征在于：所述两组第一支链组件和两组第二支链组件中的移动副为驱动副，采用电缸直线驱动，在移动副驱动作用下实现绕动平台平面和定平台平面内的两转动和垂直于动平台方向移动自由度。
3.根据权利要求1所述的一种大转角非共面两转一移冗余驱动并联机构，其特征在于：所述动平台为十字型板状结构，所述定平台为矩形板状结构。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111509591B (zh) * 2020-05-15 2020-12-22 德威特智能电气(深圳)有限公司 一种应用于配电自动化的综合智能保护系统
CN113561157B (zh) * 2020-12-29 2023-07-21 燕山大学 两转两移四自由度并联机构
CN114733171B (zh) * 2021-12-23 2023-01-17 燕山大学 双板滑雪模拟器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109623794A (zh) * 2019-02-12 2019-04-16 中国民航大学 一种具有冗余支链的一平动两转动并联机构
CN110125919A (zh) * 2019-06-26 2019-08-16 燕山大学 一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构
CN110125918A (zh) * 2019-06-26 2019-08-16 燕山大学 一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构
CN110181487A (zh) * 2019-06-26 2019-08-30 燕山大学 一种具有高灵巧度两转一移冗余驱动并联机构

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106426096B (zh) * 2016-10-25 2018-11-20 浙江理工大学 一种大转角两转动一移动并联机构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109623794A (zh) * 2019-02-12 2019-04-16 中国民航大学 一种具有冗余支链的一平动两转动并联机构
CN110125919A (zh) * 2019-06-26 2019-08-16 燕山大学 一种具有大转角的三自由度冗余驱动并联机构
CN110125918A (zh) * 2019-06-26 2019-08-16 燕山大学 一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构
CN110181487A (zh) * 2019-06-26 2019-08-30 燕山大学 一种具有高灵巧度两转一移冗余驱动并联机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"闭环双输入并联调姿隔振平台机构学理论研究";陈宇航;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20180115(第1期);第37-39页 *

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