CN203092560U

CN203092560U - 两转一移三自由度无过约束非对称并联机构

Info

Publication number: CN203092560U
Application number: CN 201320111353
Authority: CN
Inventors: 丁华锋; 曹文熬; 赵世培; 王敬磊; 蔡长旺
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2023-03-13

Abstract

一种两转一移三自由度无过约束非对称并联机构，其包括动平台、机架以及连接它们的三个分支，其中第一分支中的球副与机架连接，转动副与动平台连接，球副与转动副之间通过移动副连接，其中移动副轴线与转动副轴线垂直；第二分支中的万向铰与机架连接，转动副与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副连接，其中转动副轴线既平行于万向铰的第二转动副轴线，又垂直于移动副轴线；第三分支中的万向铰与机架连接、球副与动平台连接，万向铰与球副之间通过移动副连接，其中移动副轴线垂直于万向铰的第二转动副轴线；上述第一分支中转动副轴线与第二分支中转动副轴线不平行。本实用新型结构简单，无过约束，加工装配简单，控制容易实现。

Description

两转一移三自由度无过约束非对称并联机构

技术领域 本实用新型属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。

背景技术 并联机器人与串联机器人相比，具有刚度大、运动速度快、精度高等优点，在机械工业领域具有广泛的应用。而具有两个转动一个移动自由度的并联机构可以应用于运动模拟器，坐标测量机，加工中心的主轴头等，其中最典型的应用是作并联机床的主轴头，在该主轴头上增加一个两自由度的转头，便能实现航空航天，汽车工业等领域复杂零件的加工。现有的文献中，如K. Neumann 2008年发表的论文（K.Neumann,2008.Adaptive in-jig high load Exechon machining & assembly technology, SAE International, 08AMT-0044.）和专利CN 101049699A，CN 201625978U，CN 201389855Y中提到的并联机构，动平台存在无伴随运动的转轴而具有易于标定和控制的优点，但是这些机构存在共线这种严格的几何条件，配合精度要求非常高，反之，如若达不到该几何条件，则机构的性能达不到要求，这样的苛刻几何条件为机构的加工制造带来了很大的难度，难以保证加工精度。而另一类3-RPS/SPR两转一移并联机构，虽不存在苛刻的几何条件，但转动运动中存在伴随移动，导致标定和控制很困难。

发明内容 本实用新型的目的在于提供一种结构简单、加工制造方便、2控制的两转一移三自由度无过约束非对称并联机构。

本实用新型包括机架、动平台以及连接它们的三个分支，其有三种连接方式：

第一种连接方式：第一分支中的球副与机架连接，转动副与动平台连接，球副与转动副之间通过移动副连接，其中移动副轴线与转动副轴线垂直；第二分支中的万向铰与机架连接，转动副与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副连接，其中转动副轴线既平行于万向铰的第二转动副轴线，又垂直于移动副轴线；第三分支中的万向铰与机架连接、球副与动平台连接，万向铰与球副之间通过移动副连接，其中移动副轴线垂直于万向铰的第二转动副轴线；上述第一分支中转动副轴线与第二分支中转动副轴线不平行。

第二种连接方式：第三分支中的球副与机架连接，万向铰与动平台连接，球副与万向铰之间通过移动副连接，其中移动副轴线垂直于万向铰的第一转动副轴线。第一和第二分支的部件和连接方式同第一种连接方式。

第三种连接方式：第一分支中的移动副与机架连接，球副与动平台连接，移动副与动平台之间通过转动副连接，其中移动副轴线与转动副轴线垂直；第二分支中的移动副与机架连接，万向铰与动平台连接，移动副与万向铰之间通过转动副连接，其中转动副轴线既平行于万向铰的第一转动副轴线，又垂直于移动副轴线；第三分支中的移动副与机架连接，球副与动平台连接，移动副与球副之间通过万向铰连接，其中移动副轴线垂直于万向铰的第一转动副轴线；上述第一分支中的移动副轴线，第二分支中的移动副轴线和第三分支中的移动副轴线相互平行。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

机构中无苛刻的几何条件，动平台存在无伴随移动的转轴，驱动器能接近机架，分支结构简单，无过约束，加工制造比较方便，标定和控制容易实现，具有良好的应用前景。

附图说明：

图1是本实用新型实施例1的立体示意图。

图2是本实用新型实施例2的立体示意图。

图3是本实用新型实施例3的立体示意图。

具体实施方式：

实施例1：

在图1所示的两转一移三自由度无过约束非对称并联机构示意图中，第一分支中的球副S11与机架1连接，转动副R13与动平台2连接，球副与转动副之间通过移动副P12连接，其中移动副P12轴线与转动副R13轴线垂直；第二分支中的万向铰R21、R22与机架连接，转动副R24与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副P23连接，其中转动副R24轴线既平行于万向铰的第二转动副R22轴线，又垂直于移动副P23轴线；第三分支中的万向铰R31、R32与机架连接，球副S34与动平台连接，万向铰与球副之间通过移动副P33连接，其中移动副P33轴线垂直于万向铰的第二转动副R32轴线；上述第一分支中转动副R13轴线与第二分支中转动副R24轴线不平行。

实施例2：

在图2所示的两转一移三自由度无过约束非对称并联机构示意图中，第三分支中的球副S31与机架1连接，万向铰R33、R34与动平台2连接，球副与万向铰之间通过移动副P32连接，其中移动副P32轴线垂直于万向铰的第一转动副R33轴线。第一分支和第二分支的部件与连接关系与实施例1相同。

实施例3：

在图3所示的两转一移三自由度无过约束非对称并联机构示意图中，第一分支中的移动副P11与机架1连接，球副S13与动平台2连接，移动副与动平台之间通过转动副R12连接，其中移动副P11的轴线垂直于转动副R12的轴线；第二分支中的移动副P21与机架连接，万向铰R23、R24与动平台连接，移动副P21与万向铰之间通过转动副R22连接，其中转动副R22轴线既平行于万向铰的第一转动副R23轴线，又垂直于移动副P21轴线；第三分支中的移动副P31与机架连接，球副S34与动平台连接，移动副与球副之间通过万向铰R32、R33连接，其中移动副P31轴线垂直于万向铰的第一转动副R32轴线；上述第一分支中的移动副P12轴线，第二分支中的移动副P21轴线和第三分支中的移动副P31轴线相互平行。

以上各实施例中，所述的移动副轴线是指与移动副的运动方向平行的直线，转动副轴线是指转动副转动时所围绕转动的中心线，万向铰的第一转动副指的是靠机架一侧的转动副，万向铰的第二转动副指的是靠动平台一侧的转动副。

Claims

1.一种两转一移三自由度无过约束非对称并联机构，包括机架（1）、动平台（2）以及连接它们的三个活动分支，其特征在于：其第一分支中的球副（S11）与机架连接，转动副（R13）与动平台连接，球副与转动副之间通过移动副（P12）连接，其中移动副（P12）轴线与转动副（R13）轴线垂直；第二分支中的万向铰（R21、R22）与机架连接，转动副（R24）与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副（P23）连接，其中转动副（R24）轴线既平行于万向铰的第二转动副（R22）轴线，又垂直于移动副（P23）轴线；第三分支中的万向铰（R31、R32）与机架连接、球副（S34）与动平台连接，万向铰与球副之间通过移动副（P33）连接，其中移动副（P33）轴线垂直于万向铰（R31、R32）的第二转动副（R32）轴线；上述第一分支中转动副（R13）轴线与第二分支中转动副（R24）轴线不平行。

2.一种两转一移三自由度无过约束非对称并联机构，包括机架（1）、动平台（2）以及连接它们的三个活动分支，其特征在于：其第一分支中的球副（S11）与机架连接，转动副（R13）与动平台连接，球副与转动副之间通过移动副（P12）连接，其中移动副（P12）轴线与转动副（R13）轴线垂直；第二分支中的万向铰（R21、R22）与机架连接，转动副（R24）与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副（P23）连接，其中转动副（R24）轴线既平行于万向铰的第二转动副（R22）轴线，又垂直于移动副（P23）轴线；第三分支中的球副（S31）与机架连接、万向铰（R33、R34）与动平台连接，万向铰与球副之间通过移动副（P32）连接，其中移动副（P32）轴线垂直于万向铰的第一转动副（R33）轴线，上述第一分支中转动副（R13）轴线与第二分支中转动副（R24）轴线不平行。

3.一种两转一移三自由度无过约束非对称并联机构，包括机架（1）、动平台（2）以及连接它们的三个活动分支，其特征在于：第一分支中的移动副（P11）与机架连接，球副（S13）与动平台连接，移动副与动平台之间通过转动副（R12）连接，其中移动副（P11）轴线与转动副（R12）轴线垂直；第二分支中的移动副（P21）与机架连接，万向铰（R23、R24）与动平台连接，移动副与万向铰之间通过转动副（R22）连接，其中转动副（R22）轴线既平行于万向铰的第一转动副（R23）轴线，又垂直于移动副（P21）轴线；第三分支中的移动副（P31）与机架连接，球副（S34）与动平台连接，移动副与球副之间通过万向铰（R32、R33）连接，其中移动副（P31）轴线垂直于万向铰的第一转动副（R32）轴线；上述第一分支中的移动副（P11）轴线，第二分支中的移动副（P21）轴线和第三分支中的移动副（P31）轴线相互平行。