CN114559421A - 一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，属于机器人技术领域。该并联机构包括：定平台和动平台；定平台和动平台通过第一支链、第二支链和第三支链连接；第一支链包括：转动副R11，转动副R11连接在定平台上，转动副R11上连接有第二连杆，第二连杆上连接有移动副P12，移动副P12上连接有第三连杆，第三连杆上还连接有移动副P13。在本发明中，转动副R11控制动平台8绕Z轴的圆周移动，移动副P22控制动平台8沿移动副P25方向的移动，移动副P31控制动平台8沿Z轴的移动，3个驱动电机控制机构的圆柱坐标移动运动，每一个电机均单独控制一个圆柱坐标移动运动，具有动态性能好、可控性能强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构。
背景技术
并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6个自由度并联机构的研究较为全面和深入，但并联机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特的优势。
目前，现有的完全解耦圆柱坐标3移动机构圆柱形工作空间移动操作的构型有限，从而使得动态性能不好、可控性能不强。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构。所述机构包括：定平台和动平台；
所述定平台和所述动平台 通过第一支链、第二支链和第三支链连接；
所述第一支链包括：转动副R11，
所述转动副R11连接在所述定平台上，所述转动副R11上连接有第二连杆，所述第二连杆上连接有移动副P12，所述移动副P12上连接有第三连杆，所述第三连杆上还连接有移动副P13，所述移动副P13上连接有第七连杆，所述第七连杆上连接有转动副R14，所述转动副R14连接在所述动平台上；
所述第二支链包括：转动副R21和移动副P24，所述转动副R21连接在所述定平台上，所述转动副R21上连接有第四连杆，所述第四连杆上连接有移动副P25，所述移动副P25还与所述第三连杆连接，所述移动副P24连接在所述第三连杆上，所述移动副P24上连接有第六连杆，所述第六连杆上连接有转动副R23，所述转动副R23上连接有第五连杆，所述第五连杆上连接有移动副P22，所述移动副P22连接在所述定平台上；
所述第三支链包括：移动副P31，所述移动副P31连接在所述定平台上，所述移动副P31上连接有第十连杆，所述第十连杆上连接有移动副P32，所述移动副P32上连接有第九连杆，所述第九连杆上连接有移动副P33，所述移动副P33还与所述动平台连接。
进一步地，所述第三连杆为具有树枝分叉形状的连杆，包括：第一支杆、第二支杆、第三支杆和第四支杆，
所述第一支杆和第二支杆连接，所述第三支杆连接在所述第二支杆上，所述第四支杆连接在所述第三支杆上，
所述移动副P12与所述第一支杆连接，所述移动副P13与所述第二支杆连接，所述移动副P25与所述第三支杆连接，所述移动副P24与所述第四支杆连接。
进一步地，所述转动副R11沿Z轴方向转动，所述移动副P12的移动方向平行于X轴方向，所述移动副P13移动方向与所述转动副R14轴线方向平行于Z轴方向。
进一步地，所述转动副R11上连接有电机，作为转动驱动副。
进一步地，所述转动副R21沿Z轴方向转动，所述移动副P25沿X轴方向移动，所述移动副P22沿Z轴方向移动，所述转动副R23转动方向沿Z轴方向，所述转动副R23、所述转动副R21、转动副R11轴线重合；
所述移动副P25与所述移动副P24移动方向夹角为45°，所述移动副P22与所述移动副P24移动方向夹角为45°。
进一步地，所述移动副P22上连接有电机，作为移动驱动副。
进一步地，所述移动副P31沿Z轴方向移动，所述移动副P32沿Y轴方向移动，所述移动副P33沿X轴方向移动。
进一步地，所述移动副P31上连接有电机，作为移动驱动副。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明中转动副R11控制动平台8绕Z轴的圆周移动，移动副P22控制动平台8沿移动副P25方向的移动，移动副P31控制动平台8沿Z轴的移动，3个驱动电机控制机构的圆柱坐标移动运动，每一个电机均单独控制一个圆柱坐标移动运动，具有动态性能好、可控性能强的特点，解决了驱动电机放置在运动构件上动态性能低和现有的完全解耦圆柱坐标系3移动并联机构运动控制复杂的问题，本发明中的并联机构可以应用于运动仿真、抓取、机床加工、坐标测量等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构的结构示意图。
附图标记：1-定平台，2-第二连杆，3-第三连杆，4-第四连杆，5-第五连杆，6-第六连杆，7-第七连杆，8-动平台，9-第九连杆，10-第十连杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构的结构示意图，包括：定平台1和动平台8；定平台1和动平台8通过第一支链、第二支链和第三支链连接；转动副R11连接在定平台1上，转动副R11上连接有第二连杆2，第二连杆2上连接有移动副P12，所述移动副P12上连接有第三连杆3，第三连杆3上还连接有移动副P13，所述移动副P13上连接有第七连杆7，第七连杆7上连接有转动副R14，转动副R14连接在动平台8上；转动副R11沿Z轴方向转动，移动副P12的移动方向平行于X轴方向，移动副P13移动方向与转动副R14轴线方向平行于Z轴方向，转动副R11上连接有电机，作为转动驱动副。
第二支链包括：转动副R21和移动副P24，转动副R21连接在定平台1上，转动副R21上连接有第四连杆4，第四连杆4上连接有移动副P25，移动副P25还与第三连杆3连接，移动副P24连接在第三连杆3上，移动副P24上连接有第六连杆6，第六连杆6上连接有转动副R23，转动副R23上连接有第五连杆5，第五连杆5上连接有移动副P22，移动副P22连接在定平台1上，转动副R21沿Z轴方向转动，移动副P25沿X轴方向移动，移动副P22沿Z轴方向移动，转动副R23转动方向沿Z轴方向，转动副R23、转动副R21、转动副R11轴线重合，移动副P25与移动副P24移动方向夹角为45°，移动副P22与移动副P24移动方向夹角为45°，移动副P22上连接有电机，作为移动驱动副。
第三支链包括：移动副P31，移动副P31连接在定平台1上，移动副P31上连接有第十连杆10，第十连杆10上连接有移动副P32，移动副P32上连接有第九连杆9，第九连杆9上连接有移动副P33，移动副P33还与动平台8连接，移动副P31沿Z轴方向移动，移动副P32沿Y轴方向移动，移动副P33沿X轴方向移动，移动副P31上连接有电机，作为移动驱动副。
需要说明的是，第三连杆3为具有树枝分叉形状的连杆，包括：第一支杆、第二支杆、第三支杆和第四支杆，第一支杆和第二支杆连接，第三支杆连接在第二支杆上，第四支杆连接在第三支杆上，移动副P12与第一支杆连接，移动副P13与第二支杆连接，移动副P25与第三支杆连接，移动副P24与第四支杆连接。
值得说明的是，本发明中转动副R11控制动平台8绕Z轴的圆周移动，移动副P22控制动平台8沿移动副P25方向的移动，移动副P31控制动平台8沿Z轴的移动，3个驱动电机控制机构的圆柱坐标移动运动，每一个电机均单独控制一个圆柱坐标移动运动，具有动态性能好、可控性能强的特点，解决了驱动电机放置在运动构件上动态性能低和现有的完全解耦圆柱坐标系3移动并联机构运动控制复杂的问题，本发明中的并联机构可以应用于运动仿真、抓取、机床加工、坐标测量等领域。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，其特征在于，所述机构包括：定平台（1）和动平台（8）；
所述定平台（1）和所述动平台（8）通过第一支链、第二支链和第三支链连接；
所述第一支链包括：转动副R11，
所述转动副R11连接在所述定平台（1）上，所述转动副R11上连接有第二连杆（2），所述第二连杆（2）上连接有移动副P12，所述移动副P12上连接有第三连杆（3），所述第三连杆（3）上还连接有移动副P13，所述移动副P13上连接有第七连杆（7），所述第七连杆（7）上连接有转动副R14，所述转动副R14连接在所述动平台（8）上；
所述第二支链包括：转动副R21和移动副P24，所述转动副R21连接在所述定平台（1）上，所述转动副R21上连接有第四连杆（4），所述第四连杆（4）上连接有移动副P25，所述移动副P25还与所述第三连杆（3）连接，所述移动副P24连接在所述第三连杆（3）上，所述移动副P24上连接有第六连杆（6），所述第六连杆（6）上连接有转动副R23，所述转动副R23上连接有第五连杆（5），所述第五连杆（5）上连接有移动副P22，所述移动副P22连接在所述定平台（1）上；
所述第三支链包括：移动副P31，所述移动副P31连接在所述定平台（1）上，所述移动副P31上连接有第十连杆（10），所述第十连杆（10）上连接有移动副P32，所述移动副P32上连接有第九连杆（9），所述第九连杆（9）上连接有移动副P33，所述移动副P33还与所述动平台（8）连接。
2.根据权利要求1所述的一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，其特征在于，所述第三连杆（3）为具有树枝分叉形状的连杆，包括：第一支杆、第二支杆、第三支杆和第四支杆，
所述第一支杆和第二支杆连接，所述第三支杆连接在所述第二支杆上，所述第四支杆连接在所述第三支杆上，
所述移动副P12与所述第一支杆连接，所述移动副P13与所述第二支杆连接，所述移动副P25与所述第三支杆连接，所述移动副P24与所述第四支杆连接。
3.根据权利要求2所述的一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，其特征在于，所述转动副R11沿Z轴方向转动，所述移动副P12的移动方向平行于X轴方向，所述移动副P13移动方向与所述转动副R14轴线方向平行于Z轴方向。
4.根据权利要求3所述的一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，其特征在于，所述转动副R11上连接有电机，作为转动驱动副。
5.根据权利要求3所述的一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，其特征在于，所述转动副R21沿Z轴方向转动，所述移动副P25沿X轴方向移动，所述移动副P22沿Z轴方向移动，所述转动副R23转动方向沿Z轴方向，所述转动副R23、所述转动副R21、转动副R11轴线重合；
所述移动副P25与所述移动副P24移动方向夹角为45°，所述移动副P22与所述移动副P24移动方向夹角为45°。
6.根据权利要求5所述的一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，其特征在于，所述移动副P22上连接有电机，作为移动驱动副。
7.根据权利要求1所述的一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，其特征在于，所述移动副P31沿Z轴方向移动，所述移动副P32沿Y轴方向移动，所述移动副P33沿X轴方向移动。
8.根据权利要求7所述的一种完全解耦圆柱坐标3移动并联机构，其特征在于，所述移动副P31上连接有电机，作为移动驱动副。
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