一種(1t2r)&1t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]混聯機器人是指:至少包括一個并聯機構和一個或多個串聯機構按照一定的方式組合在一起的復雜機械系統。混聯機器人同時兼具串聯機器人工作空間大、易控制，并聯機器人結構穩定、剛度大、誤差積累少、動態性能好、等各自的優點，同時又能避免單純串、并聯構型缺點，在現代制造業中更具有實用性，己在焊接、噴漆、搬運、汽車裝配、醫療等領域得到了應用。
[0003]少自由度并聯機構設計與創新是混聯機構的設計一個重要前提，由于混聯機器人包涵并聯結構，并聯機構存在運動耦合性強的問題。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]對于三自由度并聯機構的解耦性研宄取得一些進展，例如，中國專利文獻CN103358303 A提出了一種制造成本低、能夠實現動平臺兩個轉動和一個移動運動完全解耦，而且易于控制、反應速度快和承載力強。三自由度解耦并聯機構的存在為混聯解耦機構的發現提供重要的基礎，目前國內學者發明了一些四自由度混聯機構，例如，中國專利CN203427028U發明了一種四自由度混聯機器人。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穩定、易于控制、運動解耦的兩移兩轉四自由度混聯機構。本發明由一個并聯機構(1T2R)和連接在并聯機構的一個移動副IT構成(1T2R)
&IT四自由度解耦混聯機構。并聯機構由定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個分支。所述定平臺兩對邊安裝滑槽、圓柱導軌，所述滑槽的中心線、圓柱導軌軸線與定平臺平行，動定平臺為長方形。分支一是由一個圓柱副和一個軸線垂直于定平臺的圓柱副及連接它們的連桿組成；分支二由兩個軸線垂直定平臺轉動副和一個平行四邊形鉸鏈及兩個轉動副其軸線相互平行，以及連接它們的連桿組成；分支三由一個移動副和一個平行四邊形鉸鏈和兩個軸線相互平行轉動副及軸線垂直于動平臺的轉動副，以及連接它們的連桿組成；混聯機構末端通過垂直于動平臺的移動副與動平臺連接。
[0006]分支一中第一連桿的一端通過軸線平行于定平臺的圓柱副與定平臺上圓柱導軌連接，第一連桿另一端通過軸線垂直于圓柱副的轉動副與動平臺連接；分支二中第一個連桿通過軸線垂直于定平臺的轉動副與定平臺連接，連桿的另一端通過轉動副與第二個連桿連接，連桿的另一端與平行四邊形鉸鏈連接，該平行四邊形鉸鏈另一端與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉動副與第四個連桿連接其軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線，連桿另一端通過轉動副與動平臺連接；分支三中第一連桿的一端通過移動副與定平臺滑槽連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接其軸線平行于移動副中心線，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個連桿連接，連桿另一端通過軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線的轉動副與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉動副與第四個連桿連接，連桿四的另一端通過軸線垂直于定平臺的轉動副與動平臺連接；機構末端通過垂直于動平臺的移動副與動平臺連接。
[0007]上述分支中，分支一中與定平臺連接的圓柱副為輸入驅動；第一連桿在圓柱副的驅動下發生轉動，并帶動平臺發生轉動；分支二中與第二個連桿連接的轉動副為輸入驅動，第二連桿在轉動副的驅動下發生轉動，并帶動第三、四連桿發生轉動，第四個連桿的轉動帶動動平臺發生轉動；分支三中與定平臺連接的移動副為輸入動驅動，第一連桿在移動副的驅動下發生移動，并帶動第二、三、四連桿發生移動，第四連桿的移動帶動動平臺發生移動；與動平臺連接的轉動副為輸入驅動，混聯機構末端在移動副的驅動下發生移動。
[0008]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0009]1、運動副有低副也有復合運動副，因此結構穩定；
[0010]2、實現了空間兩個移動自由度和兩個轉動自由度解耦；
[0011]3、輸入驅動與平臺相連，這樣減少了桿件的負載，具有良好的運動性和穩定性。
【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所示的一種兩移兩轉四自由度解耦空間混聯機構示意圖中，定平臺I動平臺6為長方形結構，該定平臺I的底邊布有圓柱導軌2和滑槽16，導軌2軸線和滑槽16中心線與定平臺平行；分支一中的第一連桿4的一端通過圓柱副3與定平臺I上圓柱導軌2連接，該連桿4的另一端通過轉動副5與動平臺6連接；分支二中的第一連桿8的一端通過轉動副7與定平臺I連接，該連桿8的另一端通過轉動副9與第二個連桿10連接，連桿10的另一端與平行四邊形鉸鏈11連接，鉸鏈11另一端與第三個連桿12連接，連桿12另一端通過轉動副13與第四個連桿14連接，連桿14的另一端通過轉動副15與動平臺6連接；分支三中的第一連桿18的一端通過移動副17與定平臺上滑槽16連接，該連桿18的另一端與平行四邊形鉸鏈19連接，鉸鏈19另一端與第二個連桿20連接，連桿20另一端通過轉動副21與第三個連桿的22 —端連接，連桿22的另一端通過轉動副23與第四連桿24連接，連桿24另一端通過轉動副25與動平臺6連接；機構末端28通過移動副27與動平臺6連接。
[0015]分支一中的圓柱副3的中心線平行于定平臺I所在平面，運動副3、5軸線相互垂直，與動平臺連接的轉動副軸線垂直于定平臺I ;分支二中轉動副7的軸線垂直定平臺，轉動副9軸線平行于轉動副7的軸線，平行四邊形鉸鏈11、轉動副13、15軸線相互平行且平行于分支一中圓柱副3的軸線垂直于轉動副5、7、9軸線；分支三中移動副17中心線平行于定平臺I和圓柱副3及轉動副13、15軸線，平行四邊形鉸鏈19、轉動副21、23線相互平行且平行于移動副17心線，與動平臺連接的轉動副25軸線垂直定平臺平行于轉動副5、7、9軸線；移動副27中心線垂直于動平臺6。
【主權項】
1.一種(1T2R)&1T四自由度解耦混聯機構，其包括一個并聯機構(1T2R)和串接在并聯機構動平臺上的一個移動副IT，并聯機構由定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個分支。其特征在于:所述定平臺兩對邊安裝滑槽、圓柱導軌，所述滑槽的中心線、圓柱導軌軸線與定平臺平行，動定平臺為長方形。分支一中第一連桿的一端通過軸線平行于定平臺的圓柱副與定平臺上圓柱導軌連接，第一連桿另一端通過軸線垂直于圓柱副的轉動副與動平臺連接；分支二中第一個連桿通過軸線垂直于定平臺的轉動副與定平臺連接，連桿的另一端通過轉動副與第二個連桿連接，連桿的另一端與平行四邊形鉸鏈連接，該平行四邊形鉸鏈另一端與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉動副與第四個連桿連接其軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線，連桿另一端通過轉動副與動平臺連接；分支三中第一連桿的一端通過移動副與定平臺滑槽連接，另一端與平行四邊形鉸鏈連接其軸線平行于移動副中心線，該平行四邊形鉸鏈另一端與第二個連桿連接，連桿另一端通過軸線平行于平行四邊形鉸鏈軸線的轉動副與第三個連桿連接，第三個連桿另一端通過轉動副與第四個連桿連接，連桿四的另一端通過軸線垂直于定平臺的轉動副與動平臺連接；機構末端通過垂直于動平臺的移動副與動平臺連接。
2.根據權利要求1所述的一種解耦的兩移兩轉四自由度混聯機構，其特征在于:上述分支一中與定平臺連接的圓柱副為輸入驅動；上述分支二中與第二個連桿連接的轉動副為輸入驅動；上述分支三中與定平臺連接的移動副為輸入動驅動。與動平臺連接的移動副為輸入驅動。
3.根據權利要求1所述的一種解耦的兩移兩轉四自由度混聯機構，其特征在于:上述分支二中平行四邊形鉸鏈可以用一個移動副或一個轉動副代替；上述分支三中第三個連桿兩端的轉動副可以用一個萬向鉸代替。
【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。主要包括一個并聯機構(1T2R)和串接在并聯機構動平臺上的一個移動副1T，并聯機構由定平臺、動平臺、以及連接定平臺和動平臺的三個分支。分支一是由一個圓柱副和一個軸線垂直于定平臺的轉動副及連接它們的連桿組成；分支二由兩個軸線垂直定平臺轉動副和一個平行四邊形鉸鏈及兩個轉動副其軸線相互平行，以及連接它們的連桿組成；分支三由一個移動副和一個平行四邊形鉸鏈和兩個軸線相互平行轉動副及軸線垂直于動平臺的轉動副，以及連接它們的連桿組成；混聯機構末端通過垂直于動平臺的移動副與動平臺連接。本發明結構穩定，能夠實現動平臺沿滑槽方向的和垂直于動平臺方向的二維移動，繞垂直于定平臺軸線及與平行于圓柱導軌軸線的兩個轉動，各運動解耦，易于控制，承載力強。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN104626124
【申請號】CN201510032844
【發明人】曹毅, 秦友蕾, 周輝, 王強
【申請人】江南大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月21日