一種三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為機(jī)器人機(jī)構(gòu)等提供一個新型的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)結(jié)構(gòu)的操作手已得到了工業(yè)應(yīng)用，特別是實現(xiàn)空間三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位裝配、搬運、分揀、上下料等工藝上發(fā)揮了很好的作用；而具有三平移一轉(zhuǎn)動功能的并聯(lián)操作手，在需要調(diào)整工件姿態(tài)的場合下，更是不可缺少。為此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基礎(chǔ)上，再串聯(lián)一條R-U-P-U-R支鏈或S-P-S支鏈，構(gòu)成了一個具有三平移一轉(zhuǎn)動功能的混聯(lián)操作手；2003年楊廷力申請的專利200310106012.4，提出了一組5個三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但沒有研制樣機(jī)；后來2006年開始，Pierrot等相繼發(fā)明了 H4、14、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一轉(zhuǎn)動)操作手，黃田教授開發(fā)了四自由度三平移一轉(zhuǎn)動的Cross-1V型高速搬運機(jī)器人；而專利201210435375.1提出了一種實現(xiàn)三平移一轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并研制了樣機(jī)。但相對于三平移的Delta操作手來說，一方面，這些機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒有得到很好的開發(fā)與應(yīng)用，另一方面，實現(xiàn)三平移一轉(zhuǎn)動功能的新型結(jié)構(gòu)和應(yīng)用都需要發(fā)展。
[0003]因此，三平移一轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的發(fā)展和實用化，需要創(chuàng)造出優(yōu)于現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的新機(jī)型。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一類新的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)具有剛性好、結(jié)構(gòu)較簡單、易于精密加工，且運動學(xué)正解簡單等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明提供的一種三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動平臺(1)、靜平臺(O)以及連接動平臺(I)、靜平臺(O)的四條完全相同支鏈的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，每條支鏈上的驅(qū)動桿(2)的一端與靜平臺(O)以轉(zhuǎn)動副一(R11)連接，驅(qū)動桿(2)的另一端與由四個轉(zhuǎn)動副和四個桿組成的平行四邊形的短邊桿一(3)，用轉(zhuǎn)動副二(R12)連接，平行四邊形的另一短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動副三(R13)與連接桿(7)的一端連接，而連接桿(7)的另一端與動平臺(I)用轉(zhuǎn)動副四(R14)連接；這三個轉(zhuǎn)動副一(Rn)、轉(zhuǎn)動副二(R12)、轉(zhuǎn)動副三(R13)構(gòu)成的A組轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行，但與轉(zhuǎn)動副四(R14)的軸線垂直；
[0006]同時，第I支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線，分別與對邊第111支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線兩兩平行；第11支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副軸線，分別與對邊第IV支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線兩兩平行；但第I支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線，與第II支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線不平行；
[0007]進(jìn)一步，第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈這四條支鏈中，相對的任兩條支鏈可以用任意兩條無約束S-S-R、S-S-P, S-P-S支鏈來替代，這里，S表示球副、R表示轉(zhuǎn)動副、P表示轉(zhuǎn)動副。
[0008]每條支鏈上與靜平臺(O)聯(lián)接的四個轉(zhuǎn)動副為驅(qū)動副，可以用移動副來替代；且當(dāng)依次固定一個、兩個、三個驅(qū)動副時，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人，其獨立輸出運動數(shù)目為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【附圖說明】
[0009]附圖1為本發(fā)明的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實施例之一的結(jié)構(gòu)簡圖示意圖；
[0010]附圖2為本發(fā)明的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實施例之二的結(jié)構(gòu)簡圖示意圖；
【具體實施方式】
[0011]下面通過附圖和實例對本發(fā)明的技術(shù)給予進(jìn)一步地說明。
[0012]附圖1所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)可為本發(fā)明的實施例之一，其技術(shù)方案是這樣的:一種三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動平臺1、靜平臺O以及連接動平臺1、靜平臺O的四條完全相同支鏈的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，第I支鏈上的驅(qū)動桿2的一端與靜平臺O以轉(zhuǎn)動副一 R11連接，驅(qū)動桿2的另一端與由四個轉(zhuǎn)動副和四個桿組成的平行四邊形的短邊桿一 3用轉(zhuǎn)動副二 R12連接，平行四邊形的另一短邊桿二 6用轉(zhuǎn)動副三R 13與連接桿7的一端連接，而連接桿7的另一端與動平臺I用轉(zhuǎn)動副四R14連接；這三個轉(zhuǎn)動副一 R n、轉(zhuǎn)動副二 R12、轉(zhuǎn)動副三R13構(gòu)成的A組轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行，但與轉(zhuǎn)動副四R 14的軸線垂直；
[0013]同時，第I支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線，分別與對邊第111支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線兩兩平行；第11支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副軸線，分別與對邊第IV支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線兩兩平行；但第I支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線，與第II支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線不平行；
[0014]進(jìn)一步，每條支鏈上與靜平臺O聯(lián)接的轉(zhuǎn)動副，可以用移動副來替代。
[0015]當(dāng)與靜平臺O聯(lián)接的四個轉(zhuǎn)動副Rn、I?21、R31、R41為驅(qū)動時，就可使動平臺I實現(xiàn)三維平移及繞動平臺I上轉(zhuǎn)動副四R14軸線的一維轉(zhuǎn)動輸出；且當(dāng)依次固定一個、兩個、三個驅(qū)動副時，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人，其獨立輸出運動數(shù)目為三、二、一，其它的運動為派生運動。
[0016]附圖2所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)為本發(fā)明的實施例之二，其技術(shù)方案是這樣的:一種三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包含動平臺1、靜平臺0，以及連接動平臺1、靜平臺O的結(jié)構(gòu)完全相同的第I支鏈、第III支鏈以及兩條無約束型S-S-R支鏈，第I支鏈、第III支鏈的結(jié)構(gòu)及其布置，與實施例之一的第I支鏈、第III支鏈完全相同，即支鏈上的驅(qū)動桿2的一端與靜平臺O以轉(zhuǎn)動副一 R11連接，驅(qū)動桿2的另一端與由四個轉(zhuǎn)動副和四個桿組成的平行四邊形的短邊桿一 3用轉(zhuǎn)動副二 R12連接，平行四邊形的另一短邊桿二 6用轉(zhuǎn)動副三R 13與連接桿7的一端連接，而連接桿7的另一端與動平臺I用轉(zhuǎn)動副四R14連接；這三個轉(zhuǎn)動副一 R n、轉(zhuǎn)動副二 R12、轉(zhuǎn)動副三R13構(gòu)成的A組轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行，但與轉(zhuǎn)動副四R 14的軸線垂直；
[0017]而S-S-R型支鏈的R端用轉(zhuǎn)動副五(R1)與靜平臺O連接，S-S-R型支鏈的S端用球副二 Sg動平臺I連接，S-S-R型支鏈的兩個連接桿8和9用球副一 S:連接。這里，S表示球副、R表示轉(zhuǎn)動副。
[0018]進(jìn)一步，每條支鏈上與靜平臺O聯(lián)接的轉(zhuǎn)動副，可以用移動副來替代。
[0019]當(dāng)與靜平臺O聯(lián)接的四個轉(zhuǎn)動副(Rn、R2, R1, R31)為驅(qū)動時，就可使動平臺I實現(xiàn)三維平移及繞動平臺I上轉(zhuǎn)動副四R14軸線的一維轉(zhuǎn)動輸出；且當(dāng)依次固定一個、兩個、三個驅(qū)動副時，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人，其獨立輸出運動數(shù)目為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【主權(quán)項】
1.一種三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動平臺(I)、靜平臺(O)以及連接動平臺(I)、靜平臺(O)的四條完全相同支鏈的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，其特征是:每條支鏈上的驅(qū)動桿(2)的一端與靜平臺(O)以轉(zhuǎn)動副一(R11)連接，驅(qū)動桿(2)的另一端與由四個轉(zhuǎn)動副和四個桿組成的平行四邊形的短邊桿一(3)用轉(zhuǎn)動副二(R12)連接，平行四邊形的另一短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動副三(R13)與連接桿(7)的一端連接，而連接桿(7)的另一端與動平臺⑴用轉(zhuǎn)動副四(R14)連接；這三個轉(zhuǎn)動副一(Rn)、轉(zhuǎn)動副二(R12)、轉(zhuǎn)動副三(R13)構(gòu)成的A組轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行，但與轉(zhuǎn)動副四(R14)的軸線垂直。2.按權(quán)利要求1所述的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:第I支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線，分別與對邊第III支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線兩兩平行；第II支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副軸線，分別與對邊第IV支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線兩兩平行；但第I支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線，與第II支鏈上的A組轉(zhuǎn)動副的軸線不平行。3.按權(quán)利要求1或2所述的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈這四條支鏈中，相對的任兩條支鏈可以用任意兩條無約束型S-S-R、S-S-P、S-P-S支鏈來替代。4.按權(quán)利要求1或2或3所述的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:每條支鏈上與靜平臺(O)聯(lián)接的四個轉(zhuǎn)動副為驅(qū)動副，可以用移動副來替代；且當(dāng)依次固定一個、兩個、三個驅(qū)動副時，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人，其獨立輸出運動數(shù)目為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【專利摘要】一種三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動平臺(1)、靜平臺(0)以及連接動平臺(1)、靜平臺(0)的四條完全相同支鏈的第I支鏈、第Ⅱ支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，其特征是：每條支鏈上的驅(qū)動桿(2)的一端與靜平臺(0)以轉(zhuǎn)動副一(R11)連接，驅(qū)動桿(2)的另一端與由四個轉(zhuǎn)動副和四個桿組成的平行四邊形的短邊桿一(3)，用轉(zhuǎn)動副二(R12)連接，平行四邊形的另一短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動副三(R13)與連接桿(7)的一端連接，而連接桿(7)的另一端與動平臺(1)用轉(zhuǎn)動副四(R14)連接；這三個轉(zhuǎn)動副一(R11)、轉(zhuǎn)動副二(R12)、轉(zhuǎn)動副三(R13)構(gòu)成的A組轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行，但與轉(zhuǎn)動副四(R14)的軸線垂直；該種并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、定位精度高等優(yōu)點。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105127979
【申請?zhí)枴緾N201510566039
【發(fā)明人】沈惠平, 楊廷力, 鄧嘉鳴, 李云峰, 廖明
【申請人】常州大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月8日