CN216442548U - 具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域。技术方案是：一种具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，包括可重构机架、动平台以及并联连接在可重构机架与动平台之间的四个分支，每条分支均相同；其特征在于：每条分支包括依次连接在可重构机架与动平台之间的第一转动副、第一杆件、第二转动副、第二杆件、第三转动副、第三杆件、第四转动副、第四杆件以及第五转动副；所述第一转动副和第二转动副的转动轴线相互平行，所述第三转动副、第四转动副和第五转动副的转动轴线相交于同一点。该可重构并联机构应具有操作速度高、刚度高、动力学性能好、具有两个自由度和可重构操作等优点。

Description

具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构。

背景技术

由于具有较高的操作速度、精度、刚度、较好的动力学性能，并联机构被广泛应用于现代生产中，如天线调姿、运动模拟、并联机床等领域。随着科技的发展与进步，一些现代化的生产领域通常具有多个工作阶段，要求执行机构具有多个不同运动特性的操作模式。这就迫切地要求具有从一个工作模式进入另一个工作模式能力的可重构并联机构。

相比于六自由度并联机构，少自由度并联机构具有工作空间大，结构简单，成本低等优点，因此其应用前景广阔。特别地，目前四自由度和五自由度机器人应用于加工或某些重要更精密设备的加工。然而目前提出的四自由度并联机构(CN02158044.8，CN1418764A)和五自由度并联机器人(CN201710540287.0CN107336219B)只具有单一的自由度和操作模式，不能适应具有多个不同工作阶段和操作任务要求的现代生产。因此，提出一种具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术存在的不足，发明出一种具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，通过改变机架形态，本发明能够简单快速的装配成适合不同任务的几何构形。该可重构并联机构应具有操作速度高、刚度高、动力学性能好、具有两个自由度和可重构操作等优点。

本发明的技术方案是：

一种具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，包括可重构机架、动平台以及并联连接在可重构机架与动平台之间的四个分支，每条分支均相同；其特征在于：

每条分支包括依次连接在可重构机架与动平台之间的第一转动副、第一杆件、第二转动副、第二杆件、第三转动副、第三杆件、第四转动副、第四杆件以及第五转动副；所述第一转动副和第二转动副的转动轴线相互平行，所述第三转动副、第四转动副和第五转动副的转动轴线相交于同一点。

所述四条分支的第三转动副、第四转动副和第五转动副的转动轴线相交于同一点。

可重构机架由两个底板以及连接两底板的第六转动副组成；第六转动副的转动轴线垂直于四个分支的第一转动副转动轴线。

两底板在同一平面时，底板上的四个第一转动副转动轴线相互平行，四条分支的四条第一转动副以及任意一条分支的第二转动副作为驱动副。

两底板形成夹角时，四条分支的四条第一转动副作为驱动副。

所述驱动副，由伺服电机带动的减速器，通过齿轮传动方式实现驱动。

本发明的有益效果是：

本发明提出的可重构并联机构可以进入两个自由度的操作模式，且通过改变可重构机架形态，本发明能够简单快速的装配成适合不同任务的几何构形，重构后的机器人不但能适应新的工作环境和工作任务，而且具有很好的柔性好、操作速度高、刚度高、动力学性能好等优点，可用于具有多个工作阶段的现代生产领域。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体结构示意图之一(可重构机架的两个底板处于同一平面)。

图2为其中一个分支的立体结构示意图。

图3为机架的立体结构示意图。

图4为本发明实施例1的立体结构示意图之二(可重构机架的两个底板形成一定角度)。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明。

如图所示，一种具有四自由度和五自由度的可重构并联机构，包括可重构机架A、动平台B以及并联连接在可重构机架A与动平台B之间的四个分支：

每条分支包括依次连接在可重构机架A与动平台B之间的第一转动副1、第一杆件2、第二转动副3、第二杆件4、第三转动副5、第三杆件6、第四转动副7、第四杆件8以及第五转动副9；第一转动副1和第二转动副3的转动轴线相互平行，第三转动副5、第四转动副7和第五转动副9的转动轴线相交于同一点。四条分支的第三转动副、第四转动副和第五转动副转动轴线相交于同一点(即十二条转动副轴线相交于一点)。

可重构机架由两个底板A1、A2以及连接两底板的第六转动副10组成；连接两底板的第六转动副10转动轴线垂直于四个分支的第一转动副转动轴线。

可重构的两底板在同一平面时(如图1所示)，底板上的四个第一转动副转动轴线相互平行，可重构并联机构具有五个自由度，四条分支的四个第一转动副以及任意一条分支的第二转动副作为驱动副。

可重构的两底板呈一定夹角时(如图4所示)，可重构并联机构具有四个自由度，四条分支的四条第一转动副作为驱动副。

所述驱动副，由伺服电机带动的减速器，通过齿轮传动方式实现驱动。

Claims (5)

1.一种具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，包括可重构机架、动平台以及并联连接在可重构机架与动平台之间的四个分支，每条分支均相同；其特征在于：

每条分支包括依次连接在可重构机架与动平台之间的第一转动副(1)、第一杆件(2)、第二转动副(3)、第二杆件(4)、第三转动副(5)、第三杆件(6)、第四转动副(7)、第四杆件(8)以及第五转动副(9)；所述第一转动副(1)和第二转动副(3)的转动轴线相互平行，所述第三转动副(5)、第四转动副(7)和第五转动副(9)的转动轴线相交于同一点；

所述四条分支的第三转动副、第四转动副和第五转动副转动轴线相交于同一点；

可重构机架由两个底板A1、A2以及连接两底板的第六转动副(10)组成；第六转动副(10)的转动轴线垂直于四个分支的第一转动副转动轴线。

2.根据权利要求1所述的具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，其特征在于：初始位置下，底板上的四个第一转动副转动轴线相互平行，动平台为水平状态。

3.根据权利要求2所述的具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，其特征在于：两底板在同一平面时，四条分支的四条第一转动副以及任意一条分支的第二转动副作为驱动副。

4.根据权利要求2所述的具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，其特征在于：两底板形成夹角时，四条分支的四条第一转动副作为驱动副。

5.根据权利要求3或4所述的具有四自由度和五自由度两种操作模式的可重构并联机构，其特征在于：所述驱动副，由伺服电机带动的减速器，通过齿轮传动方式实现驱动。

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