一種兩轉動完全解耦并聯機構的制作方法
【專利摘要】一種兩轉動完全解耦并聯機構，其主要包括動平臺、定平臺和連接這兩個平臺的三個分支。其中分支一和分支二的結構完全相同，均由四個轉動副和三個連桿組成，該兩個分支中連桿一的一端通過轉動副一與定平臺連接，該連桿一的另一端通過轉動副二與連桿二的一端連接，該連桿二的另一端通過轉動副三與連桿三的一端連接，該連桿三的另一端通過轉動副四與動平臺連接；分支三由兩個轉動副和一個移動副組成，該分支通過兩個軸線垂直的轉動副五和轉動副六與動平臺和定平臺分別相連。本發明具有結構簡單、易于加工裝配、運動解耦、容易控制、動態性能好等優點。
【專利說明】一種兩轉動完全解耦并聯機構
【技術領域】
[0001]本發明屬于機器人領域，特別涉及一種并聯機構。
【背景技術】
[0002]并聯機器人機構具有空間多自由度多環閉鏈，和串聯機構相比，并聯機構具有剛度大、承載能力大、累積誤差小、動態特性好、結構緊湊等特點。目前，并聯機構被廣泛應用于虛擬軸機床、微動操作臺、各種運動模擬器、傳感器等方面。
[0003]并聯機構的自由度從2?6變化不等，目前，對6自由度并聯機構的研究較為全面和深入，在工業中也應用的較為廣泛。但少自由度并聯機構結構簡單，制造和控制成本較低，故在滿足預期工作要求的情況下，少自由度并聯機構有其獨特的優勢。
[0004]強耦合性是并聯機構的突出特點，使并聯機構具有不同于串聯機構的特殊性質，比如承載能力強、累計誤差小、剛度大等；也正是強耦合性使得并聯機構的構型設計、分析計算、機構裝配及控制系統的開發等存在很大的難度，一定程度上影響了其應用范圍和使用效果。如果并聯機構可實現運動完全解耦或者部分解耦，其剛度和承載能力等仍然優于串聯機構，而且機構理論分析更簡潔、工作空間更大、各向同性更好、裝配便捷、控制容易，可達更高的運動精度。
[0005]國家知識產權局授權的實用新型專利“一組兩轉動解耦并聯機器人機構”(CN101058186A),該機構包括靜平臺、動平臺和連接動、靜平臺的三條分支，第一分支具有一個運動副，第二分支具有三個運動副，第一、二分支構成平面導桿機構或者平面鉸鏈機構，第三分支為具有空間六個自由度的支鏈。結構較復雜，制造成本高。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種結構簡單、易于加工裝配、運動解耦、容易控制、動態性能好的兩轉動完全解耦并聯機構。本發明主要包括動平臺、定平臺和連接這兩個平臺的三個分支。其中分支一和分支二的結構完全相同，均由四個轉動副和三個連桿組成，該兩個分支中連桿一的一端通過轉動副一與定平臺連接，該連桿一的另一端通過轉動副二與連桿二的一端連接，該連桿二的另一端通過轉動副三與連桿三的一端連接，該連桿三的另一端通過轉動副四與動平臺連接，該分支中與定平臺相連的轉動副一的軸線垂直于其它三個轉動副的軸線，且該三個轉動副的軸線彼此平行且垂直于動平臺；分支三由兩個轉動副和一個移動副組成，該分支通過兩個軸線垂直的轉動副五和轉動副六與動平臺和定平臺分別相連，其中與動平臺相連的轉動副五的軸線與分支一、二中與動平臺相連的轉動副四的軸線彼此平行，分支一、二中與定平臺相連的轉動副一的軸線共線并平行于分支三與定平臺相連的轉動副六的軸線。所述分支一、二中與定平臺相連的的兩個軸線彼此垂直的轉動副一可用虎克鉸替代。
[0007]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0008]1、結構簡單、加工裝配性能好。[0009]2、具有兩個轉動自由度，并且機構雅克比矩陣為對角陣，運動解耦，故動平臺靈活性能高，容易控制，標定簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明實施例1的立體結構示意圖。
[0011]圖2為本發明實施例2的立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
[0013]在圖1所示的一種兩轉動完全解耦并聯機構示意圖中，分支一 I和分支二 15的結構完全相同，該兩個分支中連桿一 3的一端通過轉動副一 2與定平臺14連接，該連桿一 3的另一端通過轉動副二 4與連桿二 5的一端連接，該連桿二 5的另一端通過轉動副三6與連桿三7的一端連接，該連桿三7的另一端通過轉動副四8與動平臺9連接，該分支中與定平臺相連的轉動副一 2的軸線垂直于其它三個轉動副的軸線，且該三個轉動副的軸線彼此平行且垂直于動平臺；分支三13中移動副11兩端分別連接轉動副五10、轉動副六12，并通過兩個軸線彼此垂直的轉動副五和轉動副六與動平臺和定平臺分別相連；分支三中與動平臺相連的轉動副五的軸線與分支一、二的轉動副四軸線平行；分支一、二中與定平臺相連的轉動副一的軸線共線并平行于分支三與定平臺相連的轉動副六的軸線。
[0014]實施例2
[0015]在圖2所示的一種兩轉動完全解耦并聯機構示意圖中，分支一 I和分支二 15的結構完全相同，該兩個分支中連桿一 5的一端通過虎克鉸一 16與定平臺14連接,其它桿件的連接關系與圖1相同。
【權利要求】
1.一種兩轉動完全解耦并聯機構，其主要包括動平臺、定平臺和連接這兩個平臺的三個分支，其特征在于:其中分支一和分支二的結構完全相同，均由四個轉動副和三個連桿組成，該兩個分支中連桿一的一端通過轉動副一與定平臺連接，該連桿一的另一端通過轉動副二與連桿二的一端連接，該連桿二的另一端通過轉動副三與連桿三的一端連接，該連桿三的另一端通過轉動副四與動平臺連接，該分支中與定平臺相連的轉動副一的軸線垂直于其它三個轉動副的軸線，且該三個轉動副的軸線彼此平行且垂直于動平臺；分支三由兩個轉動副和一個移動副組成，該分支通過兩個軸線垂直的轉動副五和轉動副六與動平臺和定平臺分別相連，其中與動平臺相連的轉動副五的軸線與分支一、二中與動平臺相連的轉動副四軸線彼此平行，分支一、二中與定平臺相連的轉動副一的軸線共線并平行于分支三與定平臺相連的轉動副六的軸線。
2.根據權利要求1所述的一種兩轉動完全解耦并聯機構，其特征在于:所述分支一、二中靠近定平臺的兩個軸線彼此垂直的轉動副一可用虎克鉸替代。
【文檔編號】B23Q1/48GK103624559SQ201310600845
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】曾達幸, 盧文娟, 胡志濤, 蘇永林 申請人:燕山大學