CN1715009A - 二自由度运动解耦并联机构 - Google Patents

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CN1715009A CN 200510014391 CN200510014391A CN1715009A CN 1715009 A CN1715009 A CN 1715009A CN 200510014391 CN200510014391 CN 200510014391 CN 200510014391 A CN200510014391 A CN 200510014391A CN 1715009 A CN1715009 A CN 1715009A
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范顺成
曲云霞
李为民
张建军
张顺心
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Abstract

一种二自由度运动解耦并联机构，属于机械传动领域，其结构包括机座、固连在机座上且彼此正交布置的两个支链单元、以及与两个支链单元连接的动平台；每一支链单元包括与机座相连的导轨座，导轨座上安装有滑台，在滑台上固连单自由度移动副的一端，单自由度移动副的另一端与动平台连接。本发明由于二自由度平动无条件解耦，且工作空间不受限制，具有结构简单，控制容易，精度高，工作空间不受限制的优点。

Description

二自由度运动解耦并联机构
技术领域
本发明涉及机械学领域，具体为一种二自由度运动解耦并联机构。
背景技术
并联机构广泛应用于重载模拟设备、机器人、数控机床、传感器及微操作等领域。然而，并联机构各驱动单元之间是耦合的，即并联机构整体输出平台沿任一方向的运动都是所有驱动单元的运动合成，并且各驱动单元的运动与并联机构整体运动(即输入与输出)之间是非线性的。这一特性导致并联机构控制复杂，标定困难，且制约了精度的提高。因此，如何实现并联机构解耦，以简化控制和标定，提高运动精度，一直是一个困难而富于挑战性的课题。
为了清楚描述并联机构解耦问题，介绍如下定义：
解耦：如果并联机构在某方向的平动或转动仅依赖于一个方向驱动单元动作，则称之为解耦；
无条件解耦：如果并联机构在任意位置和姿态下都是解耦的，则称之为无条件解耦；
有条件解耦：如果并联机构在任意位置、特定姿态下是解耦的，则称之为有条件解耦；
瞬时解耦：如果并联机构仅在特定位置、特定姿态下是解耦的，则称之为瞬时解耦。
目前，在并联机构解耦研究方面已有一些成果，CN 1261018A提出的“六自由度虚拟轴机床”，实现了空间一个位置(即初始位置)处的解耦，并因此降低了整机的耦合度，但除初始位置外，其它位置仍是耦合的，因此是瞬时解耦；此外，CN ZL00100198.1、CN00100197.3、CN 00100196.5、CN 99121020.4提出的“3、4、5、6自由度结构解耦并联微动机器人”和CN1377757A提出的“可重组模块化3-6自由度结构解耦并联微动机器人”，这些机构仅适用于微动领域，原因是由于其解耦是近似的，且随着工作空间的加大，各驱动单元之间的耦合度增加。为了保持输入输出之间的近似解耦关系，实际工作空间仅为数微米，因此仍具有瞬时解耦的特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种二自由度运动解耦并联机构，它具有结构简单，控制容易，可做到无条件解耦。
本发明解决所述技术问题的技术方案是：本发明二自由度运动解耦并联机构，包括机座(1)、固连在机座(1)上且彼此正交布置的两个支链单元(2)、以及与两个支链单元(2)连接的动平台(3)；每一支链单元(2)包括与机座(1)固连的导轨座(21)，导轨座(21)上安装有滑台(22)，在滑台(22)上固连单自由度移动副(23)的一端，单自由度移动副(23)的另一端与动平台(3)固连。
本发明的有益效果是：由于该机构二自由度平动无条件解耦，且工作空间不受限制，它具有结构简单，控制容易，可做到无条件解耦，精度高，工作空间不受限制的优点。将本发明用于二自由度运动平台，例如数控并联机床工作台，提高了数控并联机床的性能。
附图说明
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。
图1为本发明二自由度运动解耦并联机构总体示意图。
图2为本发明中所用二自由度支链单元(2)的结构示意图。
图中，1.机座，2.支链单元，3.动平台，21.导轨座，22.滑台，23.单自由度移动副。
具体实施方式
图1表明本发明二自由度运动解耦并联机构，包括机座(1)、固连在机座(1)上且彼此正交布置的两个支链单元(2)、以及与两个支链单元(2)固连的动平台(3)；每一支链单元(2)包括固连在机座(1)上的导轨座(21)，导轨座(21)上安装有滑台(22)，在滑台(22)上固连单自由度移动副(23)的一端，单自由度移动副(23)的另一端与动平台(3)固连。
当任意一支链单元(2)上的滑台(22)移动时，动平台(3)与之同步移动，且未动作的支链单元(2)上的单自由度移动副(23)产生牵连运动，从而与此支链单元(2)的滑台(22)运动无关，由此避免不同方向支链单元(2)之间的运动耦合，达到无条件解耦。

Claims (1)

1.二自由度运动解耦并联机构，其特征在于：包括机座(1)、固连在机座(1)上且彼此正交布置的两个支链单元(2)、以及与两个支链单元(2)连接的动平台(3)；每一支链单元(2)包括与机座(1)固连的导轨座(21)，导轨座(21)上安装有滑台(22)，在滑台(22)上固连单自由度移动副(23)的一端，单自由度移动副(23)的另一端与动平台(3)固连。
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