一種2t&(1t1r)四自由度解耦混聯機構的制作方法
【專利說明】
所屬技術領域
[0001]本發明屬于機器人領域，特別涉及一種空間解耦混聯機構。
【背景技術】
[0002]單一的串聯機器人或并聯機器人在機構構型、運動性能等方面存在機器人機構體積大、機構靈活工作空間小、靈活性差等問題，不能完全滿足一定工作空間的動作。因此，采用將串聯和并聯有機結合起來的混聯機器人構型，充分發揮串、并聯結構各自的優點，使其達到小巧輕便、高的靈活度以及提高機器人的性能，將更具有使用價值，也是未來機器人機構發展的新方向。
[0003]目前，國內外制造業中，已設計并成功應用多種混聯機器人，例如瑞典NeosRobotic公司生產的5自由度Tricept系列機器人及德國DS-Technology公司生產的5自由度Exechon機器人美國Adept Technology公司生產的5自由度Adept Quattro機器人。但是，混聯機器人耦合性的存在使得機構在機構設計、計算分析和運動控制等方面存在著諸多問題。因此，為簡化混聯機器人的控制過程，提高混聯機構的解耦性已經成為機構學研宄領域的熱點問題。
[0004]我國不少機構學者已設計出諸多四、五、六自由度新型混聯機器人機構，并申請了相關專利，如中國專利:CN 1462669，CN 101049692，CN 102672709A，CN104057442A，CN103433918A，CN203427028U。目前對于四、五自由度并聯機器人機構解耦性研宄則相對較少。中國專利CN 102896628A，CN 103624778 A分別提出一種四自由度解耦并聯機器人機構上述發明機構雖然機構動平臺能實現四自由度運動，但是能實現解耦的混聯機構十分稀少，大部分混聯機構的解耦性并沒有很好解決。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種結構簡單、易于控制、運動解耦的三移一轉四自由度混聯機構。其主要包括一個串聯2T支鏈和連接在支鏈上的兩分支并聯機構(ITlR)。2T支鏈是由兩個相互垂直的移動副和連接他們的底平臺組成；底平臺為長方形結構其上方兩對邊布置有垂直于底平臺方形導軌，其下方另兩對邊布置有平行于底平臺的滑槽；兩分支并聯機構由中間平臺、動平臺、以及連接中間平臺和動平臺的兩個分支組成；分支一是由三個軸線相互平行的轉動副和一個連接動平臺的轉動副以及連接運動副的三個連桿組成；分支二由兩個中心線相互垂直的移動副和一個連接動平臺的轉動副以及連接它們的連桿組成。
[0006]底平臺為長方形結構其上方兩對邊布置有垂直于底平臺方形導軌，其下方另兩對邊布置有平行于底平臺的滑槽。固定導軌通過移動副與底平臺下方的滑槽連接，底平臺上端的方型導軌通過移動副與中間平臺連接；分支一中第一個連桿的一端通過轉動副與第二個連桿連接，第二個連桿的另一端通過轉動副與第三個連桿連接，第三個連桿的另一端通過轉動副與動平臺連接，其中前三個轉動副軸線相互平行且垂直于中間平臺，與動平臺連接的轉動副垂直于前三個轉動副軸線；分支二中第一個連桿一端通過中心線平行于中間平臺的移動副與中間平臺連接，第一個連桿另一端通過移動副與第二個連桿連接其中心線垂直于第一個移動副且垂直于中間平面，連桿的另一端通過轉動副與動平臺連接其轉動軸線平行于中間平面。
[0007]上述分支中，串聯2T支鏈中，與固定導軌連接的移動副為輸入運動副，在移動副的驅動下底平臺及并聯機構將發生移動。與底平臺方形導軌連接的移動副為輸入運動副，在移動副的驅動下，并聯機構將發生上下移動；上述分支一中與動平臺連接轉副為主動驅動，并帶動混聯機構末端發生轉動；上述分支二中與中間平臺連接的移動副為主動驅動分支二中第一個連桿在移動副的驅動下發生移動，并帶動第二連桿發生移動，第二連桿的移動帶動動平臺發生移動；且這三個方向的三個移動和一個轉動運動是解耦的，互不干涉。
[0008]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0009]1、結構簡單穩定，運動副都是低副，裝配簡單，可以降低制造成本；
[0010]2、實現了空間三個移動自由度和一個轉動自由度解耦；
[0011]3、具有較大的運動空間尤其是沿水平方向的兩維移動。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的立體示意簡圖。
[0013]圖2整體示意結構簡圖。
【具體實施方式】
[0014]在圖2所示的一種三移一轉四自由度解耦空間混聯機構示意圖中，固定導軌I通過移動副13與底平臺2連接。底平臺2上的方形導軌3通過移動副4與中間平臺5連接；分支一中連桿7的一端通過轉動副6與中間平臺5連接，連桿7的另一端通過轉動副8與第二個連桿9連接。連桿9另一端通過轉動副10與第三個連桿11連接。連桿11另一端通過轉動副12與動平臺20連接；分支二中第一連桿16的一端通過移動副15與中間平臺連接，第一連桿16的另一端通過移動副17與第二個連桿18連接，第二個連桿18另一端通過轉動副19與上平臺20連接。
[0015]移動副13中心線平行于底平面，移動副4的中心線垂直于底平面，移動副2、13中心線相互垂直。分支一中的轉動副6、8、10軸線相互平行，平行于移動副4的中心線且垂直于中間平臺5移動副13的中心線，與動平臺連接的轉動副12軸線平行于中間平臺5，垂直于轉動副6、8、10軸線；分支二中與中間平臺連接的移動副15中心線平行于中間平面，移動副17的中心線垂直于移動副15中心線且垂直于中間平面5，平行于運動副6、8、10的軸線。轉動副19軸線平行分支一中的轉動副12軸線共軸；平行于移動副15中心線及中間平面5，垂直于移動副13中心線。
【主權項】
1.一種2T&(ITlR)四自由度解耦混聯機構其主要包括一個串聯2T支鏈和連接在支鏈上的兩分支并聯機構(ITlR)。兩分支并聯機構由中間平臺、動平臺、以及連接中間平臺和動平臺的兩個分支組成。其特征在于:2T支鏈是由兩個相互垂直的移動副和連接他們的底平臺組成；底平臺為長方形結構其上方兩對邊布置有垂直于底平臺方形導軌，其下方另兩對邊布置有平行于底平臺的滑槽。固定導軌通過移動副與底平臺下方的滑槽連接，底平臺上端的方型導軌通過移動副與中間平臺連接。分支一中，第一個連桿的一端通過轉動副與第二個連桿連接，第二個連桿的另一端通過轉動副與第三個連桿連接，第三個連桿的另一端通過轉動副與動平臺連接，其中與中間平臺相連的三個轉動副軸線相互平行且垂直于中間平臺，與動平臺連接的轉動副垂直于前三個轉動副軸線；分支二中，第一個連桿一端通過中心線平行于中間平臺的移動副與中間平臺連接，第一個連桿另一端通過移動副與第二個連桿連接其中心線垂直于第一個移動副且垂直于中間平面，連桿的另一端通過轉動副與動平臺連接其轉動軸線平行于中間平臺。
2.根據權利要求1所述的一種三移一轉四自由度解耦混聯機構，其特征在于:上述串聯2Τ支鏈中的兩個移動副分別為兩個主動驅動；上述分支一中與動平臺連接轉副為主動驅動；上述分支二中與中間平臺連接的移動副為主動驅動。
3.根據權利要求1所述的一種三移一轉四自由度解耦混聯機構，其特征在于:上述分支一中第三個連桿兩端的轉動副可以用萬向鉸代替。
【專利摘要】本發明屬于機器人領域，特別涉及一種空間解耦混聯機構。其主要包括一個串聯2T支鏈和連接在支鏈上的兩分支并聯機構(1T1R)。2T支鏈是由兩個相互垂直的移動副和連接他們的底平臺組成；底平臺為長方形結構其上方兩對邊布置有垂直于底平臺方形導軌，其下方另兩對邊布置有平行于底平臺的滑槽；兩分支并聯機構由中間平臺、動平臺、以及連接中間平臺和動平臺的兩個分支組成；分支一是由三個軸線相互平行的轉動副和一個連接動平臺的轉動副以及連接運動副的三個連桿組成；分支二由兩個中心線相互垂直的移動副和一個連接動平臺的轉動副以及連接它們的連桿組成。本發明能夠實現平行于底平臺及垂直于底平臺的三維移和繞動平臺上轉動副軸線的一個轉功能、結構簡單穩定、移動操作空間大、運動解耦，易于控制。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN104626117
【申請號】CN201510032626
【發明人】曹毅, 秦友蕾, 周輝, 王琨, 葛姝翌
【申請人】江南大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月20日