CN1387977A - 实现两维转动两维平动的四自由度并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现两维转动两维平动的四自由度并联机构。由六组导轨、运动平台、六根传动杆、六个滑块组成,六组导轨分别垂直安装在机座上,第一～六滑块分别安装在六组导轨上,六根传动杆一端分别通过运动副与各滑块相连,另一端通过复合球铰与运动平台相连;第一～二滑块分别由一组直线驱动单元驱动,余下四个滑块两两一组通过连接件固接在一起,于运动平台同侧,形成两个支链结构,每组分别用一组直线驱动单元驱动。它传动效率高,刚度好,受力特性好,适用范围广。
Description
本发明涉及一种并联机器人机构，具体是一种实现两维转动两维平动的四自由度并联机构。
在现有的少自由度(自由度N＜6)并联机构中，大部分都为三自由度，有极少数为四自由度，它实现的运动功能为三维平动一维转动，目前少自由度并联机构不能满足更广泛的应用要求，如实现两维转动两维平动的四自由度操作。
为克服少自由度并联机构类型之不足，本发明的目的是提供一种能实现两维转动两维平动的四自由度并联机构。
本发明的技术方案是：由六组导轨、运动平台、六根传动杆、六个滑块组成，所述六组导轨分别垂直安装在机座上，所述第一～六滑块分别安装在六组导轨上，所述六根传动杆一端分别通过运动副与各滑块相连，另一端通过复合球铰与运动平台相连；其中：第一～二滑块分别由一组直线驱动单元驱动，余下四个滑块两两一组通过连接件固接在一起，于运动平台同侧，形成两个支链结构，每组分别用一组直线驱动单元驱动。
另外，所述四个滑块两两一组通过连接件固接在一起，于运动平台同侧，形成的两个支链，每个支链用一个滑块、一根传动杆代替，滑块与传动杆间由转动副相连。
本发明具有如下优点：
1.应用范围广。本发明能够实现两维转动两维平动，可广泛应用于这类四自由度操作场合，如在机械制造业可用该机构结合工作台的运动构成五轴联动数控机床，也可应用于各种装配线；另外还可以用于四自由度模拟平台。
2.由于本发明所有传动杆与导轨轴线夹角较小，所以其传动效率高。
3.由于本发明与现有技术中其他少自由度并联机构相比，在结构上所有杆件均为纯二力杆，均不受弯矩，因而本发明具有刚度高、受力特性好之优点。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明另一实施例结构示意图；
图3为本发明第三个实施例结构示意图；
图4为本发明第四个实施例结构示意图；
图5为本发明工作原理的坐标方向图。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
实施例1
如图1、5所示，由机座、六组导轨、运动平台、六根传动杆、六个滑块组成，六组导轨12分别垂直安装在机座上，第一～六滑块1、2、3、4、5、6分别安装在六组导轨12上，所述六根传动杆9一端通过球铰7或虎克铰8与各滑块相连，另一端通过复合球铰10与运动平台11相连；其中：第一～二滑块1、2各由一组直线驱动单元(图中未示出)驱动，第三～四滑块3、4通过连接件固接在一起用一组直线驱动单元驱动，第五～六滑块5、6通过连接件固接在一起，用另一组直线驱动单元驱动，整个机构具有四个自由度，由四组直线驱动单元驱动；
其工作原理是：
如图1、5所示，由四组直线驱动单元驱动的六个滑块在导轨12上移动，分别带动各自的传动杆9；运动平台11在各传动杆9的带动下获得两个转动自由度和两个移动自由度，即绕X轴和Y轴的转动自由度A、B以及沿X轴和Y轴方向的移动自由度。
实施例2
如图2所示，本发明与实施例1不同之处为：导轨12水平固定安装在机座上，六个滑块在水平放置的导轨12上移动，其运动平台11同样获得两个转动自由度和两个移动自由度，即绕X轴和Y轴的转动自由度A、B以及沿X轴和Y轴方向的移动自由度。
实施例3
如图3所示，本发明与实施例1不同之处为：根据运动学等效原理，把第三～四滑块3、4以及相应的传动杆9所组成的支链改为用一个滑块、一根传动杆代替，滑块与传动杆间由转动副13相连，传动杆9与运动平台11用复合球铰10相连；对第五～六滑块5、6所在支链做同样处理，所得机构也具有两维转动两维平动的四自由度。
实施例4
如图4所示，与实施例3不同之处为：导轨12水平固定安装在机座上，其运动平台同样获得两个转动自由度和两个移动自由度，即绕X轴和Y轴的转动自由度A、B以及沿X轴和Y轴方向的移动自由度。
Claims (6)
1.一种实现两维转动两维平动的四自由度并联机构，其特征在于：由六组导轨(12)、运动平台(11)、六根传动杆(9)、六个滑块(1～6)组成，所述六组导轨(12)分别垂直安装在机座上，所述第一～六滑块(1～6)分别安装在六组导轨(12)上，所述六根传动杆(9)一端分别通过运动副与各滑块相连，另一端通过复合球铰(10)与运动平台(11)相连；其中：第一～二滑块(1、2)分别由一组直线驱动单元驱动，余下四个滑块两两一组通过连接件固接在一起，于运动平台(11)同侧，形成两个支链结构，每组分别用一组直线驱动单元驱动。
2.按权利要求1所述实现两维转动两维平动的四自由度并联机构，其特征在于：所述运动副为球铰或虎克铰。
3.按权利要求1所述实现两维转动两维平动的四自由度并联机构，其特征在于：所述四个滑块两两一组通过连接件固接在一起，于运动平台(11)同侧，形成的两个支链，每个支链用一个滑块、一根传动杆代替，滑块与传动杆(9)间由平面转动副(13)相连。
4.按权利要求1或3所述实现两维转动两维平动的四自由度并联机构，其特征在于：所述导轨(12)分别水平安装在机座上。
5.按权利要求1或3所述实现两维转动两维平动的四自由度并联机构，其特征在于：所述直线驱动单元为直线电机，或丝杠螺母驱动单元。
6.按权利要求4所述实现两维转动两维平动的四自由度并联机构，其特征在于：所述直线驱动单元为直线电机，或丝杠螺母驱动单元。
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