CN111230842B - 耦合度为1但正向位置解析和运动解耦的并联操作手 - Google Patents

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赵一楠
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics

Abstract

一种耦合度为1但正向位置解析和运动解耦的三平移并联操作手，包含第一混合支链、第二混合支链，第一条混合支链包含由两个滑块四个平行轴线转动副组成的平面六杆机构，平面六杆机构的中间连杆(6)与四个转动副组成的平行四边形机构一的一短边杆固定连接，另一短边杆与动平台(1)的一端(S)直接固定连接，但平面六杆机构的运动平面与平行四边形机构一的运动平面相互垂直；第二混合支链这样构成，它由平行四边形机构二的一条短边通过转动副一(R32)与滑块三(P31)连接，另一条短边通过转动副二(R33)与动平台(1)的另一端(T)连接；两直线导轨在两个相互平行的平面内。该操作手耦合度为1但具有符号式位置正解，及输入‑输出部分运动解耦性。

Description

耦合度为1但正向位置解析和运动解耦的并联操作手
技术领域
本发明涉及一种并联机器人机构，为并联机器人领域等提供一个新的有符号式位置正解的三平移并联机构。
背景技术
三平移并联结构的操作手已得到了工业应用，Clavel发明了著名的三维平移Delta机构，之后很多学者研究了Delta机构的衍生机构，Tsai等提出了一种移动副驱动、支链含4R平行四边形机构的三自由度移动并联机构，以及三自由度3-UPU并联机构；Kong等提出了一种三自由度3-CRR机构；李仕华等提出了一种新型3-RRUR三平移并联平台机构；陆晶等提出了一种3-RRRP(4R)三平移机构；Zeng等设计了一种三平移Tri-pyramid并联机构；Mazare等提出了一种三自由度3-[P2(US)]机构，并对机构进行了运动学和灵巧度分析。CHABLAT等提出了一种新型直线驱动Orthoglide并联机构。
但具有符号式位置正解的三平移并联机构还不多。因此，要提出新的具有符号式位置正解的三平移并联机器人机构。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术的不足，而提供一个新的三平移并联机构，这个机构具有结构简单、符号式运动学正解等优点。
本发明的技术方案是，一种耦合度为1但正向位置解析和运动解耦的三平移并联操作手，包含第一混合支链、第二混合支链以及两者连接的静平台、动平台，所述第一混合支链包含由两个滑块四个平行轴线转动副组成的平面六杆机构，其中，滑块一、滑块二分别在静平台的直线导轨一上，平面六杆机构的中间连杆与四个转动副组成的平行四边形机构一的一短边杆固定连接，平行四边形机构一的另一短边杆与动平台的一端直接固定连接，但平面六杆机构的运动平面与平行四边形机构一的运动平面相互垂直；所述第二混合支链是这样构成的，它由四个转动副组成的平行四边形机构二的一条短边通过转动副一与滑块三连接，滑块三在静平台的直线导轨二上，平行四边形机构二的另一条短边通过转动副二与动平台的另一端连接；直线导轨一与直线导轨二在两个相互平行的平面内；转动副二的轴线、转动副一的轴线、滑块三的移动方向及平行四边形机构二的运动平面相互平行。
所述的滑块一、滑块二、滑块三驱动都可替换为转动副驱动。
这种三平移并联操作手，其耦合度为1，但具有解析式位置正解，输入-输出运动部分解耦性。
附图说明
附图1为本发明的一个实施例的结构示意图。
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。
图1所示的并联机构可为本发明的一个实施例，其技术方案是这样的：一种耦合度为1但正向位置解析和运动解耦的三平移并联操作手，包含第一混合支链、第二混合支链以及两者连接的静平台0、动平台1，第一混合支链包含由两个滑块四个平行轴线转动副组成的平面六杆机构P11-R12-R13-R23-R22-P21，其中，滑块一P11、滑块二P21分别在静平台0的直线导轨一I上，平面六杆机构的中间连杆6与四个转动副组成的平行四边形机构一Ra1Rb1Rc1Rd1的一短边杆固定连接，平行四边形机构一的另一短边杆与动平台1的一端S直接固定连接，但平面六杆机构的运动平面与平行四边形机构一的运动平面相互垂直；第二混合支链是这样构成的，它由四个转动副组成的平行四边形机构二Ra2Rb2Rc2Rd2的一条短边通过转动副一R32与滑块三P31连接，滑块三P31在静平台0的直线导轨二II上，平行四边形机构二Ra2Rb2Rc2Rd2的另一条短边通过转动副二R33与动平台1的另一端T连接；直线导轨一I与直线导轨二II相互平行；转动副二R33的轴线、转动副一R32的轴线、滑块三P31的移动方向及平行四边形机构二的运动平面相互平行。
进一步，滑块一P11、滑块二P21、滑块三P31驱动都可替换为曲柄驱动。
这种三平移并联机器人机构，因为每个运动副为低副，制造加工容易，刚度好，耦合度为1，但具有解析式位置正解和输入-输出运动部分解耦性，动力学分析求解方便。

Claims (3)

1.一种耦合度为1但正向位置解析和运动解耦的并联操作手，该并联操作手为三平移并联操作手，包含第一混合支链、第二混合支链以及两者连接的静平台(0)、动平台(1)，其特征在于，所述第一混合支链包含由两个滑块四个平行轴线转动副组成的平面六杆机构（P11-R12-R13-R23-R22-P21），其中，滑块一(P11)、滑块二(P21)分别在静平台(0)的直线导轨一（
Figure 228682DEST_PATH_IMAGE001
）上，平面六杆机构的中间连杆（6）与四个转动副组成的平行四边形机构一（Ra1Rb1Rc1Rd1）的一短边杆固定连接，平行四边形机构一（Ra1Rb1Rc1Rd1）的另一短边杆与动平台（1）的一端（S）直接固定连接，但平面六杆机构的运动平面与平行四边形机构一的运动平面相互垂直；所述第二混合支链是这样构成的，它由四个转动副组成的平行四边形机构二（Ra2Rb2Rc2Rd2）的一条短边通过转动副一（R32）与滑块三（P31）连接，滑块三（P31）在静平台（0）的直线导轨二（
Figure 532624DEST_PATH_IMAGE002
）上，平行四边形机构二（Ra2Rb2Rc2Rd2）的另一条短边通过转动副二（R33）与动平台（1）的另一端（T）连接；直线导轨一（
Figure 276589DEST_PATH_IMAGE001
）与直线导轨二（
Figure 280580DEST_PATH_IMAGE002
）在两个相互平行的平面内；转动副二（R33）的轴线、转动副一（R32）的轴线、滑块三（P31）的移动方向及平行四边形机构二的运动平面相互平行。
2.按权利要求1所述的耦合度为1但正向位置解析和运动解耦的并联操作手，其特征在于，所述的滑块一（P11）、滑块二（P21）、滑块三（P31）驱动都可替换为转动副驱动。
3.按权利要求1或2所述的耦合度为1但正向位置解析和运动解耦的并联操作手，其特征在于，其耦合度为1，但具有符号式位置正解，且输入-输出运动部分解耦性。
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