一種變拓撲四自由度并聯機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人領域，特別涉及一種變拓撲四自由度并聯機構。
【背景技術】
[0002]并聯機構具有剛度大、承載能力強、累積誤差小、控制精度高等諸多優點，是近幾年來機構學研宄的熱的，少自由度并聯機構以結構簡單，制造和控制成本相對較低等引起學術界的廣泛關注，四自由度并聯機構以其良好的運動特性能夠滿足并聯機床的工作需求，四自由度并聯機構可以作為機床、減震裝置和振動篩等設備的原型，具有結構緊湊、設計制造和控制成本低等優點。目前現有技術中，利用型綜合方法，得到由簡單串聯鏈組成、無冗余支鏈、對稱的且各向同性的四自由度并聯機構，但是這樣的機構構型是很有限的，不能得到有效的使用，且機構復雜成本高。
【發明內容】
[0003]為解決上述技術中存在的這一問題，本發明提供了一種通過簡單的拓撲變換得到的多功能機構，更具實用性，可提高了機構使用效率的變拓撲四自由度并聯機構。
[0004]本發明為解決上述技術問題，所采用的技術方案為:一種變拓撲四自由度并聯機構，包括機架、動平臺以及機架與動平臺之間的四條支鏈，四條支鏈的兩端均通過球鉸結構連接機架與動平臺，第一支鏈包括與動平臺連接的連桿Lll以及與機架連接的連桿L12，在連桿Lll上與連桿L12連接的一端設有滑塊，滑塊能夠嵌套在連桿L12上并滑動，第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈和第一支鏈結構均完全相同，四條支鏈呈矩形分布在機架與動平臺之間；機架與動平臺之間還設有第五支鏈，第五支鏈包括連桿L51、連桿L52和連桿L53，連桿L51的一端通過的轉動副與動平臺連接，該轉動副以I方向為軸心轉動，連桿L51的另一端通過能夠沿z方向移動的第一移動副連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端通過能夠沿y方向移動的第二移動副連接連桿L53的一端，連桿L53的另一端通過能夠沿x方向移動的第三移動副連接機架。
[0005]作為一種優選方案，所述第五支鏈包括連桿L51和連桿L52，連桿L51的一端通過虎克鉸與動平臺相連，連桿L51的另一端通過能夠沿z方向移動的第一移動副連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端通過能夠沿X方向移動的第三移動副連接機架。
[0006]作為另一種優選方案，所述第五支鏈包括連桿L51和連桿L52，連桿L51的一端通過球副與動平臺相連，連桿L51的另一端通過能夠沿z方向移動的第一移動副連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端固定連接機架。
[0007]收益效果:相對于現有技術本發明通過四個支鏈控制動平臺運動，結構簡單易于實現，僅改變第五支鏈即可完成機構運動平臺自由度的變化，動平臺可作為末端執行器，用于完成抓取、搬運及減震裝置等工作，通過簡單的拓撲變換得到多功能機構更具實用性，提高了機構使用效率。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明結構示意圖。
[0009]圖2是本發明結構簡圖。
[0010]圖3是本發明第二種形式的結構簡圖。
[0011]圖4是本發明第三種形式的結構簡圖。
[0012]圖示標記，L11、第一支鏈中的第一個連桿，L12、第一支鏈中的第二個連桿，L51、第五支鏈中的第一個連桿，L52、第五支鏈中的第二個連桿，L53、第五支鏈中的第三個連桿，1、動平臺，2、機架，3、滑塊，4、轉動副，5、第一移動副，6、第二移動副，7、第三移動副，8、虎克較，9、球副。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例以本發明技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0014]如圖1如圖2所示，一種變拓撲四自由度并聯機構，包括機架2、動平臺I以及機架2與動平臺I之間的四條支鏈，四條支鏈的兩端均通過球鉸結構連接機架2與動平臺1，第一支鏈包括與動平臺I連接的連桿Lll以及與機架2連接的連桿L12，在連桿Lll上與連桿L12連接的一端設有滑塊3，滑塊3能夠嵌套在連桿L12上并滑動，第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈和第一支鏈結構均完全相同，四條支鏈呈矩形分布在機架2與動平臺I之間，四條支鏈作為驅動支鏈，動平臺I可以作為末端執行器，通過驅動支鏈的驅動用于完成抓取、搬運及減震裝置等工作。
[0015]所示，機架2與動平臺I之間還設有第五支鏈，第五支鏈作為從動支鏈，所述第五支鏈包括連桿L51、連桿L52和連桿L53，連桿L51的一端通過轉動副4與動平臺I連接，該轉動副4能夠以y方向為軸心轉動的連桿L51的另一端通過能夠沿z方向移動的第一移動副5連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端通過能夠沿y方向移動的第二移動副6連接連桿L53的一端，連桿L53的另一端通過能夠沿X方向移動的第三移動副7連接機架2。第五支鏈與四個支鏈形成三移動一轉動的四自由度并聯機構。
[0016]本裝置通過對第五支鏈簡單的改變，還可與四個支鏈形成兩移動兩轉動的四自由度并聯機構，如圖3所示，所述第五支鏈包括連桿L51和連桿L52，連桿L51的一端通過虎克鉸8與動平臺I相連，連桿L51的另一端通過能夠沿z方向移動的第一移動副5連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端通過能夠沿X方向移動的第三移動副7連接機架2。
[0017]此外，第五支鏈還可四個支鏈形成一移動三轉動的四自由度并聯機構，如圖4所示，所述第五支鏈包括連桿L51和連桿L52，連桿L51的一端通過球副9與動平臺I相連，連桿L51的另一端通過能夠沿z方向移動的第一移動副5連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端固定連接機架2。
[0018]本發明未敘述部分為現有技術。
【主權項】
1.一種變拓撲四自由度并聯機構，其特征在于:包括機架(2)、動平臺(I)以及機架(2)與動平臺(I)之間的四條支鏈，四條支鏈的兩端均通過球鉸結構連接機架(2)與動平臺(1)，第一支鏈包括與動平臺(I)連接的連桿Lll以及與機架(2)連接的連桿L12，在連桿Lll上與連桿L12連接的一端設有滑塊(3)，滑塊(3)能夠嵌套在連桿L12上并滑動，第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈和第一支鏈結構均完全相同，四條支鏈呈矩形分布在機架(2)與動平臺(I)之間；機架(2)與動平臺(I)之間還設有第五支鏈，第五支鏈包括連桿L51、連桿L52和連桿L53，連桿L51的一端通過的轉動副(4)與動平臺(I)連接，該轉動副(4)以y方向為軸心轉動，連桿L51的另一端通過可沿z方向移動的第一移動副(5)連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端通過可沿y方向移動的第二移動副(6)連接連桿L53的一端，連桿L53的另一端通過能夠沿X方向移動的第三移動副(7)連接機架(2)。
2.根據權利要求1所述的一種變拓撲四自由度并聯機構，其特征在于:所述第五支鏈包括連桿L51和連桿L52，連桿L51的一端通過虎克鉸(8)與動平臺(I)相連，連桿L51的另一端通過能夠沿z方向移動的第一移動副(5)連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端通過能夠沿X方向移動的第三移動副(7)連接機架(2)。
3.根據權利要求1所述的一種變拓撲四自由度并聯機構，其特征在于:所述第五支鏈包括連桿L51和連桿L52，連桿L51的一端通過球副(9)與動平臺(I)相連，連桿L51的另一端通過能夠沿z方向移動的第一移動副(5)連接連桿L52的一端，連桿L52的另一端固定連接機架(2 )。
【專利摘要】本發明公開了一種變拓撲四自由度并聯機構，包括機架、動平臺以及機架與動平臺之間的四條支鏈，四條支鏈的兩端均通過球鉸結構連接機架與動平臺，四條支鏈結構均完全相同，四條支鏈呈矩形分布在機架與動平臺之間；機架與動平臺之間還設有第五支鏈，本發明通過四個支鏈控制動平臺運動，結構簡單易于實現，僅改變第五支鏈即可完成機構運動平臺自由度的變化，動平臺可作為末端執行器，用于完成抓取、搬運及減震裝置等工作，通過簡單的拓撲變換得到多功能機構更具實用性，提高了機構使用效率。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN104626130
【申請號】CN201510110551
【發明人】季曄, 梁莉, 李豪
【申請人】洛陽理工學院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年3月13日