專利名稱：一種僅含低副的空間三平動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，特別涉及一種實現三維平動僅含低副的空間三自由度并聯機構。
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. O;03113354. I; 200410018623. 8; 200510037951. 7 等)。目前能實現三維平動運動的并聯機構作為高速拾取機構具有廣闊的應用前景，其不足是，并聯結構形式的定位部件存在桿件多、運動副多、執行部分的慣性大而導致機構運行速度不聞等。需要創造出滿足運動形式要求且運動副少、運行速度高的新機型。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種結構簡單、運動副均為低副、成本較低、且能實現三維平動運動形式的空間三自由度并聯機構，即僅含低副的空間二平動并聯機構。本發明提供的僅含低副的空間三平動并聯機構由固定平臺I、運動平臺2和聯接上述兩平臺的三條支鏈組成；第一支鏈I由固定平臺I到運動平臺2分別由第一移動副P1、第一轉動副R11、第一連桿L11、第二轉動副R12、第二連桿L12和第一虎克鉸Tl組成；第二支鏈2由固定平臺I到運動平臺2分別由第二移動副P2、第三轉動副R21、第三連桿L21、第四轉動副R22、第四連桿L22和第二虎克鉸T2組成；第三支鏈3由固定平臺I到運動平臺2分別由第三移動副P3、第五轉動副R31、第五連桿L31、第六轉動副R32、第六連桿L32和第三虎克鉸T3組成；其中所說的第一連桿L11，第三連桿L21，第五連桿L31分別通過第一轉動副R11，第三轉動副R21，第五轉動副R31與第一移動副P1，第二移動副P2，第三移動副P3相聯接，第一連桿LI I、第三連桿L21和第五連桿L31具有相同的長度，且第一轉動副Rll的轉動軸線與第一移動副Pl的運動方向相垂直，第三轉動副R21的轉動軸線與第二移動副P2的運動方向相垂直，第五轉動副R31的轉動軸線與第三移動副P3的運動方向相垂直；所說的第二連桿L12，第四連桿L22，第六連桿L32具有相同的長度，分別通過第一虎克鉸Tl，第二虎克鉸T2，第三虎克鉸T3與運動平臺2相聯接，同時分別通過第二轉動副R12、第四轉動副R22和第六轉動副R32與第一連桿LI I、第三連桿L21和第五連桿L31相連接，第一虎克鉸Tl，第二虎克鉸T2，第三虎克鉸T3中的一個軸線分別與第二轉動副R12，第四轉動副R22，第六轉動副R32的轉動軸線分別平行，并且第二轉動副R12，第四轉動副R22，第六轉動副R32的轉動軸線分別與第一轉動副RlI，第三轉動副R21，第五轉動副R31的轉動軸線垂直；所說的第一移動副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、機構工作平臺可實現空間三維平動形式的運動輸出。2、機構簡單、機構關節少，運動副均為低副。3、機構的驅動副全部放置于固定平臺之上，大大減少了機構整體的運動慣性，從而可以實現機構的高速運動。


圖I、圖2是本發明僅含低副的空間三平動并聯機構示意圖。以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
具體實施例方式本發明利用低副運動副實現三平動的空間并聯機構，且該機構的驅動部分完全放置于固定平臺，大大減少了機構整體的運動慣性。如圖I所示，本發明提供的僅含低副的空間三平動并聯機構由固定平臺I、運動平臺2和聯接上述兩平臺的三條支鏈組成。第一支鏈I由固定平臺I到運動平臺2分別由第一移動副P1、第一轉動副R11、第一連桿LI I、第二轉動副R12、第二連桿L12和第一虎克鉸Tl組成；第二支鏈2由固定平臺I到運動平臺2分別由第二移動副P2、第三轉動副R21、第三連桿L21、第四轉動副R22、第四連桿L22和第二虎克鉸T2組成；第三支鏈3由固定平臺I到運動平臺2分別由第三移動副P3、第五轉動副R31、第五連桿L31、第六轉動副R32、第六連桿L32和第三虎克鉸T3組成；其中所說的第一連桿L11，第三連桿L21，第五連桿L31分別通過第一轉動副R11，第三轉動副R21，第五轉動副R31與第一移動副P1，第二移動副P2，第三移動副P3相聯接，第一連桿LI I、第三連桿L21和第五連桿L31具有相同的長度，且第一轉動副Rll的轉動軸線與第一移動副Pl的運動方向相垂直，第三轉動副R21的轉動軸線與第二移動副P2的運動方向相垂直，第五轉動副R31的轉動軸線與第三移動副P3的運動方向相垂直；所說的第二連桿L12，第四連桿L22，第六連桿L32具有相同的長度，分別通過第一虎克鉸Tl，第二虎克鉸T2，第三虎克鉸T3與運動平臺2相聯接，同時分別通過第二轉動副R12、第四轉動副R22和第六轉動副R32與第一連桿LI I、第三連桿L21和第五連桿L31相連接，第一虎克鉸Tl，第二虎克鉸T2，第三虎克鉸T3中的一個軸線分別與第二轉動副R12，第四轉動副R22，第六轉動副R32的轉動軸線分別平行，并且第二轉動副R12，第四轉動副R22，第六轉動副R32的轉動軸線分別與第一轉動副R11，第三轉動副R21，第五轉動副R31的轉動軸線垂直；
所說的第一移動副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)，通過電機旋轉滾珠絲桿來驅動(圖中略)。當各驅動副在控制下運動不同的位移時，其余各轉動副、虎克鉸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三維平動運動。
權利要求
1.一種僅含低副的空間三平動并聯機構，其特征在于該機構由固定平臺I、運動平臺2和聯接上述兩平臺的三條支鏈組成； 第一支鏈(I)由固定平臺(I)到運動平臺(2)分別由第一移動副(P1)、第一轉動副(R11)、第一連桿(L11)、第二轉動副(R12)、第二連桿(L12)和第一虎克鉸(Tl)組成； 第二支鏈(2)由固定平臺(I)到運動平臺(2)分別由第二移動副(P2)、第三轉動副(R21)、第三連桿(L21)、第四轉動副(R22)、第四連桿(L22)和第二虎克鉸(T2)組成； 第三支鏈(3)由固定平臺(I)到運動平臺(2)分別由第三移動副(P3)、第五轉動副(R31)、第五連桿(L31)、第六轉動副(R32)、第六連桿(L32)和第三虎克鉸(T3)組成；其中所說的第一連桿(LII)，第三連桿(L21)，第五連桿(L31)分別通過第一轉動副(RlI)，第三轉動副(R21)，第五轉動副(R31)與第一移動副(P1)，第二移動副(P2)，第三移動副(P3)相聯接，第一連桿(L11)、第三連桿(L21)和第五連桿(L31)具有相同的長度，且第一轉動副(Rll)的轉動軸線與第一移動副(Pl)的運動方向相垂直，第三轉動副(R21)的轉動軸線與第二移動副(P2)的運動方向相垂直，第五轉動副(R31)的轉動軸線與第三移動副(P3)的運動方向相垂直； 所說的第二連桿(L12)，第四連桿(L22)，第六連桿(L32)具有相同的長度，分別通過第一虎克鉸(Tl)，第二虎克鉸(T2)，第三虎克鉸(T3)與運動平臺(2)相聯接，同時分別通過第二轉動副(R12)、第四轉動副(R22)和第六轉動副(R32)與第一連桿(Lll)、第三連桿(L21)和第五連桿(L31)相連接，第一虎克鉸(Tl)，第二虎克鉸(T2)，第三虎克鉸(T3)中的一個軸線分別與第二轉動副(R12)，第四轉動副(R22)，第六轉動副(R32)的轉動軸線分別平行，并且第二轉動副(Rl2 )，第四轉動副(R22 )，第六轉動副(R32 )的轉動軸線分別與第一轉動副(R11)，第三轉動副(R21)，第五轉動副(R31)的轉動軸線垂直； 所說的第一移動副(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
一種僅含低副的空間三平動并聯機構，涉及機器人和空間機構技術領域。該機構由運動平臺、固定平臺和聯接上述兩平臺的三條結構相同的支鏈組成，每條支鏈由固定平臺到運動平臺分別由移動副、轉動副、轉動副、虎克鉸，以及它們之間的連桿組成。本發明提供的工作平臺可實現笛卡爾坐標系下的三維平動的運動輸出；該機構的所有運動副均為低副，結構簡單，有利于機構零部件的加工、制造及裝配。由于機構的三個驅動副(移動副)直接與固定平臺相接，由此大大減少了機構的運動慣性，從而可以實現機構的高速三維平動運動。另外通過在運動平臺上串接不同的拾取裝置，由此可設計出可用于高速拾取等場合的機械手。
文檔編號B25J9/08GK102941572SQ20121045444
公開日2013年2月27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, 楊玉維 申請人:天津理工大學