專利名稱：一種空間面對稱型三自由度并聯機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及機器人和空間機構技術領域，特別涉及一種面對稱形式的三自由度并聯機構。
背景技術：
1965年Stewart提出的Stewart平臺由上下平臺及6根驅動桿組成,驅動桿可以獨立地伸縮，且分別通過由球鉸鏈與上下平臺連接，這樣，上平臺具有6個自由度。隨著對各種并聯機構研究的不斷深入，人們將凡是把上下平臺通過兩個或兩個以上支鏈相連接， 機構具有兩個或兩個以上自由度，且驅動方式為并聯驅動的機構統稱為并聯機構。相對于傳統的串聯式機構而言，并聯機構具有承載能力大、剛度高、運動速度快、精度高、動力學性能好等優點，可應用于加工中心、分揀機構、醫療輔助器械等領域。
由于結構的限制，6自由度并聯機構有許多技術問題沒能很好解決，如運動耦合性強、運動學正解復雜、工作空間小、傳動特性差等。少自由度并聯機器人機構在工業生產中具有廣闊的應用前景，不少學者研究了多種該類型的機構，尤其是三自由度并聯機構，如 Delta機構、Star Like機構等。中國學者在少自由度并聯機器人機構的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申請號:01108297. 6;01113519. 0;03113354. I; 200410018623. 8; 2 00510037951. 7 等)。
目前三自由度的并聯機構構型設計吸引了眾多研究者的興趣，因為該類型的并聯機構在高速拾取、機械加工、空間定位、醫療器械、微操作器、力傳感器、康復護理儀器等領域具有巨大的應用價值與商業價值，目前各國學者在三自由度的并聯機構構型設計方面已經展開激烈競爭以期提出具有自主知識產權、性能優良的此類型并聯機構。發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、運動正解簡潔、工作空間大，控制方法簡便的空間面對稱型三自由度并聯機構。
本發明提供的空間面對稱型三自由度并聯機構，由運動平臺(I)、固定平臺(2)和聯接上述兩平臺的三條支鏈組成，第一支鏈(C1S1)由第一圓柱副(Cl)、第一移動副(P1)、 第一球面副(SI)以及它們之間的第一連桿(Lll)和第二連桿(L12)組成；第二支鏈(C2S2) 由第二圓柱副(C2)、第二移動副(P2)、第二球面副(S2)以及它們之間的第三連桿(L21)和第四連桿(L22)組成；第三支鏈(C3S3)由第三圓柱副(C3)、第三移動副(P3)以及它們之間的第五連桿(L31)和第六連桿(L32)組成；其中
所述的運動平臺(I)為等腰三角形，邊S1S3的長度與邊S2S3的長度相等；
所述的第一連桿(L11)、第三連桿(L21)和第五連桿(L31)分別通過第一圓柱副 (Cl)、第二圓柱副(C2)和第三圓柱副(C3)與固定平臺(2)相聯接;第二連桿(L12)和第四連桿(L22)分別通過第一球面副(SI)和第二球面副(S2)與運動平臺(I)相聯接；第六連桿 (L32)與運動平臺(I)在頂點(S3)處固定連接并且兩者相互垂直；
所述的第一連桿(L11)、第三連桿(L21)和第五連桿(L31)分別通過第一移動副 (P1)、第二移動副(P2)和第三移動副(P3)與第二連桿(L12)、第四連桿(L22)和第六連桿 (L32)相連；
所述的第一移動副(P1)、第二移動副(P2)和第三移動副(P3)為機構的驅動副。
本發明的優點和有益效果是
I、機構運動平臺可實現一平動兩轉動形式的運動輸出。
2、機構簡單、機構關節少，運動副自由度總數只有15個。
3、機構的、運動正解簡潔、工作空間大，控制方法簡便。


圖I是本發明的面對稱型二自由度并聯機構不意圖。
以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
具體實施方式
實施例I
如圖I所示，構建面對稱型三自由度并聯機構，且該機構的運動平臺可實現一平動兩轉動形式的運動輸出。
本發明提供的空間面對稱型三自由度并聯機構，由運動平臺(I)、固定平臺(2)和聯接上述兩平臺的三條支鏈組成，第一支鏈(C1S1)由第一圓柱副(Cl)、第一移動副(P1)、 第一球面副(SI)以及它們之間的第一連桿(Lll)和第二連桿(L12)組成；第二支鏈(C2S2) 由第二圓柱副(C2)、第二移動副(P2)、第二球面副(S2)以及它們之間的第三連桿(L21)和第四連桿(L22)組成；第三支鏈(C3S3)由第三圓柱副(C3)、第三移動副(P3)以及它們之間的第五連桿(L31)和第六連桿(L32)組成；其中
所述的運動平臺(I)為等腰三角形，邊S1S3的長度與邊S2S3的長度相等；
所述的第一連桿(L11)、第三連桿(L21)和第五連桿(L31)分別通過第一圓柱副 (Cl)、第二圓柱副(C2)和第三圓柱副(C3)與固定平臺(2)相聯接;第二連桿(L12)和第四連桿(L22)分別通過第一球面副(SI)和第二球面副(S2)與運動平臺(I)相聯接；第六連桿 (L32)與運動平臺(I)在頂點(S3)處固定連接并且兩者相互垂直；
所述的第一連桿(L11)、第三連桿(L21)和第五連桿(L31)分別通過第一移動副 (P1)、第二移動副(P2)和第三移動副(P3)與第二連桿(L12)、第四連桿(L22)和第六連桿 (L32)相連；
所述的第一移動副(P1)、第二移動副(P2)和第三移動副(P3)為機構的驅動副(如圖I所示)，通過電機與滾珠絲桿實現滑移運動。當各驅動副在控制下運動不同的位移時， 其余各圓柱副、球面副則在連桿和運動平臺的拉動下，做相應的運動，從而實現運動平臺在工作空間內實現一平動兩轉動的運動輸出。
權利要求
1.一種空間面對稱型三自由度并聯機構，其特征在于，該機構由運動平臺(I)、固定平臺(2)和聯接上述兩平臺的三條支鏈組成，第一支鏈(ClSl)由第一圓柱副(Cl)、第一移動畐Ij (P1)、第一球面副(SI)以及它們之間的第一連桿(Lll)和第二連桿(L12)組成；第二支鏈(C2S2)由第二圓柱副(C2)、第ニ移動副(P2)、第ニ球面副(S2)以及它們之間的第三連桿(L21)和第四連桿(L22)組成；第三支鏈(C3S3)由第三圓柱副(C3)、第三移動副(P3)以及它們之間的第五連桿(L31)和第六連桿(L32)組成；其中 所述的運動平臺(I)為等腰三角形，邊S1S3的長度與邊S2S3的長度相等； 所述的第一連桿(L11)、第三連桿(L21)和第五連桿(L31)分別通過第一圓柱副(Cl)、第二圓柱副(C2)和第三圓柱副(C3)與固定平臺(2)相聯接；第二連桿(L12)和第四連桿(L22)分別通過第一球面副(SI)和第二球面副(S2)與運動平臺(I)相聯接；第六連桿(L32)與運動平臺(I)在頂點(S3)處固定連接并且兩者相互垂直； 所述的第一連桿(L11)、第三連桿(L21)和第五連桿(L31)分別通過第一移動副(P1)、第二移動副(P2)和第三移動副(P3)與第二連桿(L12)、第四連桿(L22)和第六連桿(L32)相連； 所述的第一移動副(PD、第二移動副(P2)和第三移動副(P3)為機構的驅動副。
全文摘要
一種面對稱型三自由度并聯機構，涉及機器人和空間機構技術領域。該機構由固定平臺、運動平臺和連接上述兩平臺的三條支鏈組成，其中兩條支鏈從固定平臺到運動平臺分別由圓柱副C、移動副P、球面副S以及它們之間的連桿組成，另一條支鏈從固定平臺到運動平臺由圓柱副C、移動副P以及它們之間的連桿組成，即該并聯機構為2-CPS&CP運動鏈形式的并聯機構。本發明工作平臺可實現包含一維移動和兩維轉動的三自由度運動輸出；通過控制各支鏈中移動副P的位移來實現運動平臺的位置與姿態的調節。該并聯機構結構簡單新穎、運動正解簡潔、控制方法簡便。本發明是一種在機器人技術、機械加工、定位裝置等眾多領域具有廣泛的潛在應用前景的并聯機構。
文檔編號B25J9/08GK102975201SQ20121045267
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者李彬, 趙新華, 劉磊 申請人:天津理工大學