CN116117770A - 一种可视化球面4r机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置 - Google Patents

一种可视化球面4r机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置 Download PDF

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成小乐
吴晓俊
黄健
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Abstract

本发明属于机器人技术领域，本发明公开的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，包括定平台和动平台，定平台和动平台之间设置有两条运动支链，定平台设置有第一转动副、第四转动副，第一转动副设置有转动电机，运动支链包括第一支链和第二支链，本发明用于绘制瞬时球面4R机构连杆瞬时转动轴线的并联机构，可以用来研究球面4R机构连杆瞬时转动轴线的变化情况，解决了目前球面4R机构连杆瞬时转动轴线需要通过软件编程进行绘制，过程复杂且不容易直观表示机构位型与瞬时转动轴线关系的问题。

Description

一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置。
背景技术
具有转动运动模式的机构，具有动态性能好，精度高，等优点，在仿生关节、指向定位机构中应用较为广泛。球面4R机构在工业生产的一些关键结构中应用较多，分析其连杆的瞬时转动轴线可以得到机构的运动学特性，对优化机构结构参数具有一定意义。
目前，现有的三维建模软件，可以追踪连杆上一点随着机构运动的轨迹。例如连杆上一点的连杆曲线轨迹可以通过三维建模直接绘制，然而，由于连杆的瞬时转动轴线并不固定在连杆上，因而现有的三维软件不能绘制连杆的瞬心轨迹。通过数学计算软件编程求解，需要具备一定的机构运动学分析基础，和编程基础，绘制连杆瞬心轨迹较为复杂繁琐，可以用来研究球面4R机构连杆瞬时转动轴线的变化情况，目前球面4R机构连杆瞬时转动轴线需要通过软件编程进行绘制，过程复杂且不容易直观表示机构位型与瞬时转动轴线关系。
发明内容
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，包括定平台和动平台，所述定平台和所述动平台之间设置有两条运动支链，所述定平台设置有第一转动副、第四转动副，所述第一转动副设置有转动电机，所述运动支链包括第一支链和第二支链；
所述第一支链包括第二连杆，所述第二连杆通过第五转动副与动平台连接，所述第二支链包括第四连杆和第六连杆，所述第六连杆一端设置有转动副，所述第六连杆通过第七转动副与所述第四连杆连接，所述第四连杆通过第六转动副与所述动平台连接，所述第二连杆通过第二转动副与第五连杆连接，所述第六连杆通过第三转动副与所述第五连杆连接，所述动平台的一端固定连接有光束发射器。
进一步的，所述第五转动副的转动轴线垂直于所述第一转动副和所述第二转动副的转动轴线。
进一步的，所述第七转动副的转动轴线垂直于所述第三转动副和所述第四转动副的转动轴线。
进一步的，所述第一转动副，所述第二转动副，所述第三转动副，所述第四转动副，所述第五转动副，所述第六转动副，所述第七转动副，转动轴线均过坐标系O点。
进一步的，所述第六转动副轴线与所述第五转动副轴线始终垂直。
进一步的，所述第六转动副轴线与所述第七转动副轴线始终垂直。
进一步的，所述第五连杆的瞬时转动轴线与所述第六转动副的转动轴线重合。
进一步的，所述光束发射器发射光束，所述光束的光线与所述第六转动副的轴线重合。
进一步的，所述光束的光线与第五连杆的瞬时转动轴线重合，所述光束的方向随着机构的运动在空间产生变化。
进一步的，所述第一转动副、所述第五转动副、所述第六转动副、所述第七转动副和所述第四转动副组成5R球面环路，所述5R球面环路的结构参数选取不对所述第一转动副、所述第二连杆、所述第二转动副、所述第五连杆、所述第三转动副、所述第六连杆和所述第四转动副组成的球面4R机构环路中的所述第一转动副和所述第四转动副的转角产生限制。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
本发明用于绘制瞬时球面4R机构连杆瞬时转动轴线的并联机构，可以用来研究球面4R机构连杆瞬时转动轴线的变化情况，解决了目前球面4R机构连杆瞬时转动轴线需要通过软件编程进行绘制，过程复杂且不容易直观表示机构位型与瞬时转动轴线关系的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明的整体平面结构示意图。
附图标记说明：1、定平台；2、第二连杆；3、动平台；4、第四连杆；5、第五连杆；6、第六连杆；7、光束发射器；8、光束；
R1、第一转动副；R2、第二转动副；R3、第三转动副；R4、第四转动副；R5、第五转动副；R6、第六转动副；R7、第七转动副。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例
参照附图1所示，本发明的目的在于解决上述技术存在的问题，提供了一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，包括定平台1和动平台3，定平台1和动平台3之间设置有两条运动支链，定平台1设置有第一转动副R1、第四转动副R4，第一转动副R1设置有转动电机，运动支链包括第一支链和第二支链；
第一支链包括第二连杆2，第二连杆2通过第五转动副R5与动平台3连接，第二支链包括第四连杆4和第六连杆6，第六连杆6一端设置有转动副，第六连杆6通过第七转动副R7与第四连杆4连接，第四连杆4通过第六转动副R6与动平台3连接，第二连杆2通过第二转动副R2与第五连杆5连接，第六连杆6通过第三转动副R3与第五连杆5连接，动平台3的一端固定连接有光束发射器7。
第五转动副R5的转动轴线垂直于第一转动副R1和第二转动副R2的转动轴线；第七转动副R7的转动轴线垂直于第三转动副R3和第四转动副R4的转动轴线；第一转动副R1；第二转动副R2，第三转动副R3，第四转动副R4，第五转动副R5，第六转动副R6，第七转动副R7，转动轴线均过坐标系O点；第六转动副R6轴线与第五转动副R5轴线始终垂直；第六转动副R6轴线与第七转动副R7轴线始终垂直；第五连杆5的瞬时转动轴线与第六转动副R6的转动轴线重合；光束发射器7发射光束8，光束8的光线与第六转动副R6的轴线重合；光束8的光线与第五连杆5的瞬时转动轴线重合，光束8的方向随着机构的运动在空间产生变化。
第一转动副R1、第五转动副R5、第六转动副R6、第七转动副R7和第四转动副R4组成5R球面环路，5R球面环路的结构参数选取不对第一转动副R1、第二连杆2、第二转动副R2、第五连杆5、第三转动副R3、第六连杆6和第四转动副R4组成的球面4R机构环路中的第一转动副R1和第四转动副R4的转角产生限制，即在图1所示机构结构中，由第一转动副R1、第二转动副R2、第三转动副R3、第四转动副R4组成的球面机构环路中，转动副与转角之间的关系及转动范围与，仅仅由第一转动副R1、第二连杆2，第二转动副R2、第五连杆5，第三转动副R3、第六连杆6，第四转动副R4组成的球面机构中转动副与转角之间的关系及转动范围相同。
在三维建模软件中按照本发明所述内容建立三维模型，在第六转动副R6的轴线上选择一点，跟踪其轨迹，即可得到由第一转动副R1、第二连杆2，第二转动副R2、第五连杆5、第三转动副R3、第六连杆6，第四转动副R4组成的球面4R机构中第五连杆5的瞬时转动轴线在空间中形成的轨迹。
本发明用于绘制瞬时球面4R机构连杆瞬时转动轴线的并联机构，可以用来研究球面4R机构连杆瞬时转动轴线的变化情况，解决了目前球面4R机构连杆瞬时转动轴线需要通过软件编程进行绘制，过程复杂且不容易直观表示机构位型与瞬时转动轴线关系的问题。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，包括定平台和动平台，所述定平台和所述动平台之间设置有两条运动支链，所述定平台设置有第一转动副、第四转动副，所述第一转动副设置有转动电机，所述运动支链包括第一支链和第二支链；
所述第一支链包括第二连杆，所述第二连杆通过第五转动副与动平台连接，所述第二支链包括第四连杆和第六连杆，所述第六连杆一端设置有转动副，所述第六连杆通过第七转动副与所述第四连杆连接，所述第四连杆通过第六转动副与所述动平台连接，所述第二连杆通过第二转动副与第五连杆连接，所述第六连杆通过第三转动副与所述第五连杆连接，所述动平台的一端固定连接有光束发射器。
2.根据权利要求1所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述第五转动副的转动轴线垂直于所述第一转动副和所述第二转动副的转动轴线。
3.根据权利要求2所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述第七转动副的转动轴线垂直于所述第三转动副和所述第四转动副的转动轴线。
4.根据权利要求3所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述第一转动副，所述第二转动副，所述第三转动副，所述第四转动副，所述第五转动副，所述第六转动副，所述第七转动副，转动轴线均过坐标系O点。
5.根据权利要求4所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述第六转动副轴线与所述第五转动副轴线始终垂直。
6.根据权利要求5所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述第六转动副轴线与所述第七转动副轴线始终垂直。
7.根据权利要求6所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述第五连杆的瞬时转动轴线与所述第六转动副的转动轴线重合。
8.根据权利要求7所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述光束发射器发射光束，所述光束的光线与所述第六转动副的轴线重合。
9.根据权利要求8所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述光束的光线与第五连杆的瞬时转动轴线重合，所述光束的方向随着机构的运动在空间产生变化。
10.根据权利要求9所述的一种可视化球面4R机构连杆瞬时转动轴线轨迹的装置，其特征在于，所述第一转动副、所述第五转动副、所述第六转动副、所述第七转动副和所述第四转动副组成5R球面环路，所述5R球面环路的结构参数选取不对所述第一转动副、所述第二连杆、所述第二转动副、所述第五连杆、所述第三转动副、所述第六连杆和所述第四转动副组成的球面4R机构环路中的所述第一转动副和所述第四转动副的转角产生限制。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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