CN111230841B - 一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的并联机构 - Google Patents

Abstract

一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移三转动并联机构，包含动平台(1)、静平台(0)、混合支链一(I)、混合支链二(Ⅱ)和支链伸缩杆三(III)，混合支链一(I)包含由移动副一(P₁)和1个平行四边形串联组成的分支，该分支又与移动副二(P₂)及两个平行轴线的转动副二(R₂)、转动副一(R₁)串联成一个平面机构，其平动输出杆(2)上又串联一个球副一(S₁)；混合支链二(Ⅱ)由球副二(S₂)、移动副三(P₃)、球副四(S₄)组成的伸缩杆一，和由球副三(S₃)、移动副四(P₄)、球副四(S₄)组成的伸缩杆二，一起铰接于球副四(S₄)，并在其伸缩杆二的延伸端上串联一个球副五(S₅)构成。该机构具有符号式位置正解，及输入‑输出解耦性。

Description

一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的并联机构

技术领域

本发明涉及一种具有解析式位置正解的并联机器人，为机器人操作手等提供一个新型的两平移三转动并联机构。

背景技术

并联结构的装置，特别是实现空间三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位装配、搬运、等工艺上发挥了很好的作用；而具有三平移一转动功能的并联操作手，可用于需要调整工件姿态的场合。为此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基础上，再串联一条R-U-P-U-R支链或S-P-S支链，构成了一个具有三平移一转动功能的混联操作手；2003年杨廷力等提出了一组5个三平移一转动并联机构，但没有研制样机；2000后Pierrot等相继发明了H4、I4、Par4系列的四自由度SCARA型（即三平移一转动）操作手，黄田教授开发了四自由度三平移一转动的Cross-

型高速搬运机器人。然而，两平移三转动的并联机构很少，从而影响了其开发与应用；因此，实现两平移三转动功能的结构和应用都需要发展创新。

发明内容

本发明的目的是要提供一类新的两平移三转动并联机器人，它们具有刚性好、结构较简单、易于精密加工；具有解析式位置正解、动力学求解比较容易等优点。

本发明提供的一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的两平移三转动并联机构，包含动平台、静平台、混合支链一、混合支链二和支链伸缩杆三，混合支链一包含由移动副一和1个由转动副组成的平行四边形串联组成的分支，该分支又与移动副二及两个平行轴线的转动副二、转动副一串联组成的分支，构成一个平面机构，移动副一、移动副二在静平台上，该平面机构的平动输出杆上又串联一个球副一；混合支链二是这样构成的，由球副二、移动副三、球副四组成的伸缩杆一，和由球副三、移动副四、球副四组成的伸缩杆二，一起铰接于球副四，并在其伸缩杆二的延伸端上串联一个球副五；而支链伸缩杆三由球副六、移动副五、球副七组成；动平台与混合支链一上的球副一、混合支链二上的球副五、支链伸缩杆三上的球副七连接；静平台上的球副六不在位于静平台的球副二和球副三的连线上，也不在移动副一和移动副二的连线上。

所述的移动副一、移动副二、移动副三、移动副四、移动副五，均可替换为转动副。

这种两平移三转动并联机构，其耦合度为零，且具有符合式位置正解和输入-输出运动部分解耦性。

附图说明

附图1为本发明的实施例之一的结构简图示意图。

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。

附图1所示的并联机器人装置为本发明的实施例之一，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三转动并联机构，包含动平台1、静平台0、混合支链一

、混合支链二Ⅱ和支链伸缩杆三

，混合支链一

包含由移动副一P₁和1个由转动副组成的平行四边形R_a-R_b-R_c-R_d串联组成的分支，该分支又与移动副二P₂及两个平行轴线的转动副二R₂、转动副一R₁串联组成的分支，构成一个平面机构，移动副一P₁、移动副二P₂在静平台0的同一条直线上，该平面机构的平动输出杆2上又串联一个球副一S₁；混合支链二Ⅱ是这样构成的，由球副二S₂、移动副三P₃、球副四S₄组成的伸缩杆一S₂-P₃-S₄，和由球副三S₃、移动副四P₄、球副四S₄组成的伸缩杆二S₃-P₄-S₄，一起铰接于球副四S₄，并在其伸缩杆二的延伸端上串联一个球副五S₅；而支链伸缩杆三

由球副六S₆、移动副五P₅、球副七S₇组成；动平台1与混合支链一

上的球副一S₁、混合支链二Ⅱ上的球副五S₅、支链伸缩杆三

上的球副七S₇连接；静平台0上的球副六S₆不在位于静平台0的球副二S₂和球副三S₃的连线上，也不在移动副一P₁和移动副二P₂的连线上。

进一步，上述述的移动副一P₁、移动副二P₂、移动副三P₃、移动副四P₄、移动副五P₅，均可替换为转动副。

这种两平移三转动并联机构，刚性好、易于精密加工；其耦合度为零，且具有解析式位置正解，以及部分运动解耦性，因此，其动力学求解、分析容易。

Claims (3)

1.一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的并联机构，该并联机构为两平移三转动并联机构，包含动平台（1）、静平台（0）、混合支链一（

）、混合支链二（Ⅱ）和支链伸缩杆三（

），其特征在于，混合支链一（

）包含由移动副一（P₁）和1个由转动副组成的平行四边形(R_a-R_b-R_c-R_d)串联组成的分支，该分支又与移动副二（P₂）及两个平行轴线的转动副二(R₂)、转动副一(R₁)串联组成的分支，构成一个平面机构，移动副一（P₁）、移动副二（P₂）在静平台（0）上，该平面机构的平动输出杆（2）上又串联一个球副一(S₁)；混合支链二（Ⅱ）是这样构成的，由球副二（S₂）、移动副三（P₃）、球副四（S₄）组成的伸缩杆一（S₂-P₃-S₄)，和由球副三（S₃）、移动副四（P₄）、球副四（S₄）组成的伸缩杆二（S₃-P₄-S₄)，一起铰接于球副四（S₄），并在其伸缩杆二的延伸端上串联一个球副五（S₅）；而支链伸缩杆三（

）由球副六（S₆）、移动副五（P₅）、球副七（S₇）组成；动平台（1）与混合支链一（

）上的球副一(S₁)、混合支链二（Ⅱ）上的球副五（S₅）、支链伸缩杆三（

）上的球副七（S₇）连接；静平台（0）上的球副六（S₆）不在位于静平台（0）的球副二（S₂）和球副三（S₃）的连线上，也不在移动副一（P₁）和移动副二（P₂）的连线上。

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并联机构，其特征在于，所述的移动副一（P₁）、移动副二（P₂）、移动副三（P₃）、移动副四（P₄）、移动副五（P₅），均可替换为转动副。

3.按权利要求1或2所述的一种零耦合度且正向位置解析和运动解耦的并联机构，其特征在于，其耦合度为零，且具有符号式位置正解和输入-输出运动部分解耦性。

Images