CN111216107A - 一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并联机构 - Google Patents

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    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

Abstract

一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并联机构，包含动平台(1)和静平台(0)，一条混合支链Ⅰ、两条简单支链支链Ⅱ、Ⅲ，混合支链Ⅰ为由支链A(R11P12R5)、支链B(R21P22R5)并联于复合转动副(R5)而构成；支链Ⅱ由三个相互平行的转动副(R41R42R43)串联而成，支链Ⅲ由三个相互平行的转动副(R31R32R33)串联而成；静平台0上四个转动副(R11、R21、R31、R41)的轴线相互平行，动平台1上的复合转动副(R5)、转动副一(R43)、转动副二(R33)的轴线相互平行。这种两平移一转动并联机构，耦合度为零，且具有符号式位置正解，及输入‑输出运动解耦性，且加工、制造容易。

Description

一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并 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。
但具有符号式位置正解和运动解耦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且正向位置解析和运动解耦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，而提供一个新的一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦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、部分运动解耦等优点。
本发明的技术方案是，一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并联机构，包含连接于动平台(1)和静平台(0)之间的一条混合支链(Ⅰ)、简单支链一(Ⅱ)和简单支链二(Ⅲ)，混合支链(Ⅰ)由支链一(A)、支链二(B)并联于复合转动副(R5)而构成；支链一(A)由转动副一(R11)、移动副一(P12)、复合转动副(R5)串联组成，支链二(B)由转动副二(R21)、移动副二(P22)、复合转动副(R5)串联组成，转动副一(R11)、转动副二(R21)和复合转动副(R5)的轴线平行；简单支链一(Ⅱ)由轴线相互平行的转动副三(R31)、转动副四(R32)、转动副五(R33)串联而成，简单支链二(Ⅲ)由轴线相互平行的转动副六(R41)、转动副七(R42)、转动副八(R43)串联而成；静平台(0)上转动副一(R11)、转动副二(R21)、转动副三(R31)、转动副六(R41)的轴线相互平行，动平台(1)上的复合转动副(R5)、转动副五(R33)、转动副八(R43)的轴线相互平行。
进一步，支链一(A)上的移动副一(P12)和支链二(B)上的移动副二(P22)均可替换为转动副。
这种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并联机构，其耦合度为零，且具有符号式位置正解，以及输入-输出部分运动解耦性。
附图说明
附图1为本发明一个实施例的结构示意图，附图2为本发明实施例的三维结构简图。
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：一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并联机构，包含连接于动平台1和静平台0之间的一条混合支链Ⅰ、简单支链一Ⅱ和简单支链二Ⅲ，其特征在于，混合支链Ⅰ由支链一A、支链二B并联于复合转动副R5而构成；支链一A由转动副一R11、移动副一P12、复合转动副R5串联组成，支链二B由转动副二R21、移动副二P22、复合转动副R5串联组成，转动副一R11、转动副二R21和复合转动副R5的轴线平行；简单支链一Ⅱ由轴线相互平行的转动副三R31、转动副四R32、转动副五R33串联而成，简单支链二Ⅲ由轴线相互平行的转动副六R41、转动副七R42、转动副八R43串联而成；静平台0上转动副一R11、转动副二R21、转动副三R31、转动副六R41的轴线相互平行，动平台1上的复合转动副R5、转动副五R33、转动副八R43的轴线相互平行。
进一步，支链一A上的移动副一P12和支链二B上的移动副二P22均可替换为转动副。
该机构的自由度为三，当取移动副一P12、移动副二P22，以及静平台上的一个转动副，例，转动副三R31或转动副六R41为驱动副时，该机构动平台1可实现沿XZ平面内的两维平移和绕Y轴的一维转动输出。
这种两平移一转动并联机构的优势是：1)零耦合度使机构具有符号式位置正解；2)含三个最小子运动链且分别包含有驱动副，使机构具有部分运动解耦特性；3)全由低副(R、P)构成，使机构制造容易；4)被动冗余支链能避免奇异位置、改善刚度。该机构可设计为适用于制造汽车、五金、电子产品等领域内，小批量、多品种曲线形状的高刚度管材弯曲加工并联装备。

Claims (3)

1.一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并联机构，包含连接于动平台(1)和静平台(0)之间的一条混合支链(Ⅰ)、简单支链一(Ⅱ)和简单支链二(Ⅲ)，其特征在于，混合支链(Ⅰ)由支链一(A)、支链二(B)并联于复合转动副(R5)而构成；支链一(A)由转动副一(R11)、移动副一(P12)、复合转动副(R5)串联组成，支链二(B)由转动副二(R21)、移动副二(P22)、复合转动副(R5)串联组成，转动副一(R11)、转动副二(R21)和复合转动副(R5)的轴线平行；简单支链一(Ⅱ)由轴线相互平行的转动副三(R31)、转动副四(R32)、转动副五(R33)串联而成，简单支链二(Ⅲ)由轴线相互平行的转动副六(R41)、转动副七(R42)、转动副八(R43)串联而成；静平台(0)上转动副一(R11)、转动副二(R21)、转动副三(R31)、转动副六(R41)的轴线相互平行，动平台(1)上的复合转动副(R5)、转动副五(R33)、转动副八(R43)的轴线相互平行。
2.按权利要求1所述的一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并联机构，其特征在于，支链一(A)上的移动副一(P12)和支链二(B)上的移动副二(P22)均可替换为转动副。
3.按权利要求1和2所述的一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移一转动并联机构，其特征在于，其耦合度为零，且具有符号式位置正解，以及输入-输出部分运动解耦性。
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