CN113319814B - 全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构 - Google Patents

全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及并联机器人机构技术领域，尤其是一种全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构，包含混合支链一、混合支链二；混合支链一中的空间子并联机由三转动副串联组一与三转动副串联组二并联而成，再在空间子并联机构的输出杆一的垂直杆一上，串联轴线相互平行的转动副七与转动副八，转动副八与动平台的一端连接；混合支链二由在平面六杆机构的输出杆二的垂直杆二上，串联一个轴线垂直于转动副十轴线的转动副九组成，动平台上两端的转动副八与转动副九的轴线相互平行。该并联机构耦合度为零，具有符号式位置正解，及输入‑输出运动解耦性，加工、制造容易。

Description

全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构
技术领域
本发明涉及并联机器人机构技术领域，尤其是一种全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构。
背景技术
少自由度的并联操作手已得到了工业应用，例：三平移的Delta操作手，以及H4、I4、Par4、Cross-IV等三平移一转动的操作手，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，例：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，要提出新的符号式正向位置和运动解耦的两平移一转动并联机构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的不足，现提供一种一耦合度但具有符号式正向位置和运动解耦的两平移一转动并联机构，该机构具有结构简单、符号式运动学正解、部分运动解耦等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构，包括动平台及静平台，所述动平台和静平台之间设有混合支链一及混合支链二；
所述混合支链一包含的空间子并联机构由三转动副串联组一及三转动副串联组二并联连接而成，三转动副串联组一由轴线相互平行且依次串联的转动副一、转动副二及转动副三组成，三转动副串联组二由轴线相互平行且依次串联的转动副四、转动副五、转动副六组成，转动副一和转动副四均设置在静平台上，转动副一的轴线和转动副四的轴线相互垂直，转动副三和转动副六之间通过输出杆一连接；
所述空间子并联机构的输出杆一的垂直杆一上连接有转动副七，转动副七上连接有转动副八，转动副七的轴线与转动副八的轴线平行，且转动副七轴线的方向同时垂直于转动副三的轴线与静平台所在平面，转动副八与动平台的一端连接；
所述混合支链二包括平面六杆机构及转动副九，所述平面六杆机构由轴线相互平行且依次串联的转动副十、转动副十一、转动副十二、转动副十五、转动副十四及转动副十三构成，转动副十和转动副十三均设置在静平台上，转动副十二和转动副十五之间连接有输出杆二，输出杆二的垂直杆二上固定有转动副九，转动副九的轴线垂直于转动副十五，转动副九连接于动平台的另一端，转动副九的轴线及转动副八的轴线平行，转动副十的轴线、转动副十三的轴线及转动副四的轴线相互平行。
进一步地，转动副一的轴线通过三转动副串联组二的运动平面。
本发明的有益效果是：本发明全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构其自由度为3，耦合度为1，能产生两平移一转动的输出运动，但具有符号式位置正解，及输入-输出部分运动解耦性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1 是本发明全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构的示意图；
图中：0、静平台，1、动平台，2、输出杆一，3、垂直杆一，4、输出杆二，5、垂直杆二；
Ⅰ、混合支链一，Ⅱ、混合支链二；
R11、转动副一，R12、转动副二，R13、转动副三，R21、转动副四，R22、转动副五，R23、转动副六，R31、转动副十，R32、转动副十一，R33、转动副十二，R41、转动副十三，R42、转动副十四，R43、转动副十五，R7、转动副七，R8、转动副八，R9、转动副九。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等) 可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
实施例1
如图1所示，一种全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构，包括动平台1及静平台0，所述动平台1和静平台0之间设有混合支链一Ⅰ及混合支链二Ⅱ；
所述混合支链一Ⅰ包含的空间子并联机构由三转动副串联组一及三转动副串联组二并联连接而成，三转动副串联组一由轴线相互平行且依次串联的转动副一R11、转动副二R12及转动副三R13组成，三转动副串联组二由轴线相互平行且依次串联的转动副四R21、转动副五R22、转动副六R23组成，转动副一R11和转动副四R21均设置在静平台0上，转动副一R11的轴线和转动副四R21的轴线相互垂直，转动副三R13和转动副六R23之间通过输出杆一2连接；
所述空间子并联机构的输出杆一2的垂直杆一3上连接有转动副七R7，转动副七R7上连接有转动副八R8，转动副七R7的轴线与转动副八R8的轴线平行，且转动副七R7轴线的方向同时垂直于转动副三R13的轴线与静平台0所在平面，转动副八R8与动平台1的一端连接；
所述混合支链二Ⅱ包括平面六杆机构及转动副九R9，所述平面六杆机构由轴线相互平行且依次串联的转动副十R31、转动副十一R32、转动副十二R33、转动副十五R43、转动副十四R42及转动副十三R41构成，转动副十R31和转动副十三R41均设置在静平台0上，转动副十二R33和转动副十五R43之间连接有输出杆二4，输出杆二4的垂直杆二5上固定有转动副九R9，转动副九R9的轴线垂直于转动副十五R43，转动副九R9连接于动平台1的另一端，转动副九R9的轴线及转动副八R8的轴线平行，转动副十R31的轴线、转动副十三R41的轴线及转动副四R21的轴线相互平行。
转动副一R11的轴线通过三转动副串联组二的运动平面。
该并联机构的耦合度为1，但具有符号式位置正解，及输入-输出部分运动解耦性。
该并联机构的自由度为三，当取混合支链一I中静平台0上的转动副一R11（或转动副四R21），以及混合支链二II中静平台0上的转动副十R31、转动副十三R41为驱动副时，该并联机构的动平台1可实现沿XOZ平面内的两维平移和绕Z轴的一维转动输出。
该两平移一转动并联机构的优势是：1）机构具有符号式位置正解；2）含两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）全转动副构成，使机构制造容易。
该并联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、抓手等。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构，包括动平台（1）及静平台（0），其特征在于：所述动平台（1）和静平台（0）之间设有混合支链一（Ⅰ）及混合支链二（Ⅱ）；
所述混合支链一（Ⅰ）包含的空间子并联机构由三转动副串联组一及三转动副串联组二并联连接而成，三转动副串联组一由轴线相互平行且依次串联的转动副一（R11）、转动副二（R12）及转动副三（R13）组成，三转动副串联组二由轴线相互平行且依次串联的转动副四（R21）、转动副五（R22）、转动副六（R23）组成，转动副一（R11）和转动副四（R21）均设置在静平台（0）上，转动副一（R11）的轴线和转动副四（R21）的轴线相互垂直，转动副三（R13）和转动副六（R23）之间通过输出杆一（2）连接；
所述空间子并联机构的输出杆一（2）的垂直杆一（3）上连接有转动副七（R7），转动副七（R7）上连接有转动副八（R8），转动副七（R7）的轴线与转动副八（R8）的轴线平行，且转动副七（R7）轴线的方向同时垂直于转动副三（R13）的轴线与静平台（0）所在平面，转动副八（R8）与动平台（1）的一端连接；
所述混合支链二（Ⅱ）包括平面六杆机构及转动副九（R9），所述平面六杆机构由轴线相互平行且依次串联的转动副十（R31）、转动副十一（R32）、转动副十二（R33）、转动副十五（R43）、转动副十四（R42）及转动副十三（R41）构成，转动副十（R31）和转动副十三（R41）均设置在静平台（0）上，转动副十二（R33）和转动副十五（R43）之间连接有输出杆二（4），输出杆二（4）的垂直杆二（5）上固定有转动副九（R9），转动副九（R9）的轴线垂直于转动副十五（R43），转动副九（R9）连接于动平台（1）的另一端，转动副九（R9）的轴线及转动副八（R8）的轴线平行，转动副十三（R41）的轴线及转动副四（R21）的轴线相互平行。
2.根据权利要求1所述的全铰两约束支链的大转角一耦合度两平移一转动并联机构，其特征在于：转动副一（R11）的轴线通过三转动副串联组二的运动平面。
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