專利名稱：雙重驅(qū)動(dòng)四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于并聯(lián)機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙重驅(qū)動(dòng)四自由度空間 并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在軍事工程、光通訊工程、生物工程和精密機(jī)械工程等領(lǐng)域，對(duì)所應(yīng) 用的機(jī)器人系統(tǒng)提出了更高的要求，特別是在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)定位精度、響 應(yīng)速度、靈活性等方面，要求機(jī)器人在大的運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的運(yùn)動(dòng) 定位精度。這些越來越高的要求使得傳統(tǒng)的采用單一驅(qū)動(dòng)方式的機(jī)器人系 統(tǒng)越來越難以勝任。而宏/微雙重驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)在很多方面的性能是優(yōu)于 傳統(tǒng)單一驅(qū)動(dòng)方式機(jī)器人系統(tǒng)的，它所具有的低慣性、高精度、自由度冗 余等特點(diǎn)是單一驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)不具備的。傳統(tǒng)的宏/微驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)是 直接對(duì)兩個(gè)單一驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的串聯(lián)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用空間較大，在 許多情況下其應(yīng)用性能受到了限制。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種具有三維移動(dòng)和 一維轉(zhuǎn)動(dòng)的雙重驅(qū)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它不同于兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)的直接串聯(lián)，它實(shí)質(zhì)上融合了兩個(gè)并聯(lián)結(jié)構(gòu)4-PUU和4-UPU于一體，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 工作空間大，靈活性高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該機(jī)構(gòu)由相互平行的動(dòng) 平臺(tái)與定平臺(tái)和連接動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)的四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)分支組成，其 中每個(gè)分支中有兩個(gè)移動(dòng)副作為驅(qū)動(dòng)副，這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)副是與定平臺(tái)連接 的移動(dòng)副和連接兩個(gè)虎克鉸的移動(dòng)副。這種機(jī)構(gòu)本質(zhì)上融合了 4-PUU和 4-UPU兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，又不僅僅是兩種機(jī)構(gòu)的串聯(lián)，機(jī)構(gòu)八個(gè)輸入移動(dòng)副 可以單獨(dú)也可以同時(shí)作為機(jī)構(gòu)的輸入。本發(fā)明提供的雙重驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，充分利用了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 對(duì)機(jī)構(gòu)分支添加冗余運(yùn)動(dòng)副使其在本質(zhì)上融合了兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，相對(duì)以往 雙重驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)而言其構(gòu)件更少，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊。在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)并不需要機(jī)器人系統(tǒng)具有空間六個(gè)自由度，而少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)相對(duì) 六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制相對(duì)容易。雙重驅(qū)動(dòng)少自由度并聯(lián)機(jī) 構(gòu)集成了雙重驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)和少自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，因此具有很好 的應(yīng)用前景。


圖1是雙重驅(qū)動(dòng)四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖；圖2是連接下連桿和上立柱的虎克鉸結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中，l.動(dòng)平臺(tái)，2.虎克鉸，3.上連桿，4.移動(dòng)副，5.下連桿，6.虎 克鉸，7.上立柱，8.移動(dòng)副，9.下立柱，IO.定平臺(tái)。附圖1為本發(fā)明公開的一個(gè)實(shí)施例。該機(jī)構(gòu)由動(dòng)平臺(tái)1、定平臺(tái)10和 連接動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)的四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支組成，每一個(gè)分支中有兩個(gè)移 動(dòng)副作為驅(qū)動(dòng)。動(dòng)平臺(tái)1通過虎克鉸2與上連桿3連接，上連桿3通過移 動(dòng)副4與下連桿5連接，下連桿5通過虎克鉸6與上立柱7連接，上立柱7 通過移動(dòng)副8和下立柱9連接，下立柱9與定平臺(tái)IO固聯(lián)。四個(gè)分支與動(dòng) 平臺(tái)1和定平臺(tái)10的連接點(diǎn)分別呈矩形分布，由四個(gè)對(duì)稱分布的分支連接 而成的動(dòng)平臺(tái)1和定平臺(tái)10相互平行。虎克鉸2與上平臺(tái)1轉(zhuǎn)動(dòng)連接，虎 克鉸6與上立柱7轉(zhuǎn)動(dòng)連接。本發(fā)明為雙重驅(qū)動(dòng)四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)本質(zhì)上融合了 4-PUU和4-UPU兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它不同于上述兩種機(jī)構(gòu)的直接串聯(lián)。該機(jī) 構(gòu)中，八個(gè)輸入移動(dòng)副可以單獨(dú)也可以同時(shí)作為機(jī)構(gòu)的輸入。本發(fā)明集成 了雙重驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)和少自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)，除具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)稱 等優(yōu)點(diǎn)外，由于其輸入的冗余特性，改善了并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間小、 靈活性差等不足，適用于大行程、高精度宏/微驅(qū)動(dòng)機(jī)器人場(chǎng)合，具有很好 的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種雙重驅(qū)動(dòng)四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由動(dòng)平臺(tái)(1)、定平臺(tái)(10)和連接動(dòng)平臺(tái)(1)和定平臺(tái)(10)的四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支組成，其特征是每一個(gè)分支中有兩個(gè)移動(dòng)副作為驅(qū)動(dòng)輸入，動(dòng)平臺(tái)(1)通過虎克鉸(2)與上連桿(3)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，上連桿(3)通過移動(dòng)副(4)與下連桿(5)連接，下連桿(5)通過虎克鉸(6)與上立柱(7)連接，上立柱(7)通過移動(dòng)副(8)和下立柱(9)連接，下立柱(9)與定平臺(tái)(10)固聯(lián)；四個(gè)分支與動(dòng)平臺(tái)(1)和定平臺(tái)(10)的連接點(diǎn)分別呈矩形分布，由四個(gè)對(duì)稱分布的分支連接而成的動(dòng)平臺(tái)(1)和定平臺(tái)(10)相互平行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重驅(qū)動(dòng)四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是 每個(gè)分支中虎克鉸(2)與上平臺(tái)(1)連接的軸線、虎克鉸(6)與上立柱(7)連接的軸線和移動(dòng)副(8)的軸線相互平行且同時(shí)垂直于動(dòng)平臺(tái)(1); 虎克鉸(2)與上連桿(3)連接的軸線和虎克鉸(6)與下連桿(5)連接 的軸線相互平行且平行于動(dòng)平臺(tái)(1)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙重驅(qū)動(dòng)四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征 是所述虎克鉸(6)與上立柱(7)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙重驅(qū)動(dòng)四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。其特征是相互平行的動(dòng)平臺(tái)(1)與定平臺(tái)(10)通過四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支相連接，四個(gè)分支與動(dòng)平臺(tái)(1)和定平臺(tái)(10)的連接點(diǎn)呈矩形分布，每個(gè)分支中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副分別為與定平臺(tái)連接的移動(dòng)副(8)和兩個(gè)虎克鉸之間的移動(dòng)副(4)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)空間三維移動(dòng)和繞垂直于定平臺(tái)(10)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的八個(gè)移動(dòng)副可以單獨(dú)也可以同時(shí)作為機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輸入。這種機(jī)構(gòu)本質(zhì)上融合了4-PUU和4-UPU兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但又不同于兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)的直接串聯(lián)。本發(fā)明除具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)對(duì)稱和定位精度高等優(yōu)點(diǎn)外，由于其輸入的冗余特性，使得其工作空間更大，靈活性更高，特別適用于大行程、高精度的宏/微驅(qū)動(dòng)機(jī)器人場(chǎng)合。
文檔編號(hào)B25J19/00GK101244559SQ20081005464
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者李寧寧, 趙延志, 趙鐵石, 輝 邊 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)