一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人平臺，為機器人操作手等提供一個新型的三平移一轉動并聯機器人平臺。
【背景技術】
[0002]并聯結構的平臺，特別是實現空間三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位裝配、搬運、分揀、上下料等工藝上發揮了很好的作用；而具有三平移一轉動功能的并聯操作手，在需要調整工件姿態的場合下，更是不可缺少。為此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基礎上，再串聯一條R-U-P-U-R支鏈或S-P-S支鏈，構成了一個具有三平移一轉動功能的混聯操作手;2003年楊廷力申請的專利200310106012.4，提出了一組5個三平移一轉動并聯機構，但沒有研制樣機;2000后Pierrot等相繼發明了H4、14、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一轉動)操作手，黃田教授開發了四自由度三平移一轉動的Cross-1V型高速搬運機器人;而專利201210435375.1提出了一種單平臺實現三平移一轉動的并聯機構，并研制了樣機。但上述這些機構結構復雜，機構耦合度k均較大(k = 2)，這使得機構的運動學正解和動力學求解十分困難，從而影響了開發與應用；因此，實現三平移一轉動功能的新型結構和應用都需要發展，需要創造出優于現有機構的新機型。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是要克服現有技術的不足而提供一類新的三平移一轉動并聯機器人平臺，它們具有剛性好、結構較簡單、易于精密加工;耦合度k低(k=l)、運動學正解和動力學求解比較容易等優點。
[0004]本發明提供的一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人平臺，包含動平臺(I)、靜平臺(O)，以及連接動平臺(1)、靜平臺(O)的2條空間復雜支鏈，其特征是:空間復雜支鏈包含I條主鏈和I條副鏈，主鏈上，驅動桿一(2)的一端與靜平臺(O)以轉動副一 (Rn)連接，驅動桿(2)的另一端與由四個球副和四個桿組成的球副平行四邊形一的一端短邊桿一固定連接，球副平行四邊形一的另一端短邊桿二 (4)與動平臺(I)用轉動副二 (R12)連接;進一步，在兩個球副平行四邊形的兩個長邊桿之間距離等于其短邊桿的任意兩點之處，須用一連桿(3)帶轉動副三(Ra)、轉動副四(Rb)連接，這兩個轉動副位于該兩點之處;副鏈的結構同主鏈，但驅動桿二(5)的一端與靜平臺(O)以轉動副五(R21)連接，而轉動副五(R21)與轉動副一(Rn)的軸線垂直，驅動桿二(5)的另一端與由四個球副和四個桿組成的球副平行四邊形二的一端短邊桿一固定連接，球副平行四邊形二的另一端短邊桿三(7)與球副平行四邊形一的短邊桿二 (4)用轉動副六(R22)連接，且轉動副六(R22)與轉動副二 (R12)的軸線重合;動平臺(I )連接的轉動副二 ( Rl2 )、轉動副九(R32 )的軸線必須平行。
[0005]進一步，每條支鏈上與靜平臺(O)聯接的四個轉動副為驅動副，可以用移動副來替代;且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就分別成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯機器人，其獨立輸出運動數目分別為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【附圖說明】
[0006]附圖1為本發明的實施例之一的結構簡圖示意圖。
【具體實施方式】
[0007]下面通過附圖和實例對本發明的技術給予進一步地說明。
[0008]附圖1所示的并聯機器人裝置為本發明的實施例之一，其技術方案是這樣的:一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人平臺，包含動平臺1、靜平臺0，以及連接動平臺1、靜平臺O的2條空間復雜支鏈，空間復雜支鏈包含I條主鏈和I條副鏈，主鏈上，驅動桿一 2的一端與靜平臺O以轉動副一 Rn連接，驅動桿一 2的另一端與由四個球副和四個桿組成的球副平行四邊形一的一端短邊桿一固定連接，球副平行四邊形一的另一端短邊桿二4與動平臺I用轉動副二 R12連接;進一步，在兩個球副平行四邊形的兩個長邊桿之間距離等于其短邊桿的任意兩點之處，須用一連桿3帶轉動副三Ra、轉動副四Rb連接，這兩個轉動副位于該兩點之處;副鏈的結構同主鏈，但驅動桿二 5的一端與靜平臺O以轉動副五R21連接，而轉動副五R21與轉動副一Rn的軸線垂直，驅動桿二5的另一端與由四個球副和四個桿組成的球副平行四邊形二的一端短邊桿一固定連接，球副平行四邊形二的另一端短邊桿三7與球副平行四邊形一的一端短邊桿二 4用轉動副六R22連接，且轉動副六R22與轉動副二 R12的軸線重合;動平臺I連接的轉動副二Rl2、轉動副九R32的軸線必須平行。
[0009]該機構具有4個自由度，當與靜平臺O聯接的四個轉動副Rn、R21、R41、R31為驅動時，就可使動平臺I實現三維平移及繞動平臺I上轉動副二 R12軸線的一維轉動輸出；且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就分別成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯機器人，其獨立輸出運動數目分別為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【主權項】
1.一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人平臺，包含動平臺(I)、靜平臺(O)，以及連接動平臺(1)、靜平臺(O)的2條空間復雜支鏈，其特征是:空間復雜支鏈包含I條主鏈和I條副鏈，主鏈上，驅動桿一(2)的一端與靜平臺(O)以轉動副一(Rn)連接，驅動桿(2)的另一端與由四個球副和四個桿組成的球副平行四邊形一的一端短邊桿一固定連接，球副平行四邊形一的另一端短邊桿二 (4)與動平臺(I)用轉動副二 (R12)連接;進一步，在兩個球副平行四邊形的兩個長邊桿之間距離等于其短邊桿的任意兩點之處，須用一連桿(3)帶轉動副三(Ra )、轉動副四(Rb)連接，這兩個轉動副位于該兩點之處;副鏈的結構同主鏈，但驅動桿二(5)的一端與靜平臺(O)以轉動副五(R21)連接，而轉動副五(R21)與轉動副一(Rn)的軸線垂直，驅動桿二 (5)的另一端與由四個球副和四個桿組成的球副平行四邊形二的一端短邊桿一固定連接，球副平行四邊形二的另一端短邊桿三(7)與球副平行四邊形一的短邊桿二 (4)用轉動副六(R22)連接，且轉動副六(R22)與轉動副二 (R12)的軸線重合;動平臺(I )連接的轉動副二 ( Rl2 )、轉動副九(R32 )的軸線必須平行。2.按權利要求1所述的低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人平臺，其特征在于:每條支鏈上與靜平臺(O)聯接的四個轉動副為驅動副，可以用移動副來替代;且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就分別成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯機器人，其獨立輸出運動數目分別為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【專利摘要】一種低耦合度兩運動副的三平移一轉動并聯機器人平臺，包含動平臺(1)、靜平臺(0)，以及2條空間復雜支鏈，空間復雜支鏈的主鏈上，驅動桿一(2)的一端與靜平臺(0)以轉動副一(R11)連接，驅動桿(2)的另一端與球副平行四邊形一的一端短邊桿一固定連接，另一端短邊桿二(4)與動平臺(1)用轉動副二(R12)連接；副鏈的結構同主鏈，但驅動桿二(5)的一端與靜平臺(0)以轉動副五(R21)連接，而轉動副五(R21)與轉動副(R11)的軸線不平行，球副平行四邊形二的另一端短邊桿三(7)與短邊桿二(4)用轉動副六(R22)連接，且轉動副六(R22)與轉動副二(R12)的軸線重合；動平臺(1)連接的轉動副二(R12)、轉動副九(R32)的軸線必須平行。該種并聯機構結構簡單、制造容易、耦合度低(k＝1)。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105619383
【申請號】CN201610141779
【發明人】朱小蓉, 沈惠平, 曾氫菲, 楊廷力, 鄧嘉鳴
【申請人】常州大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月12日