一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，由運動平臺、固定平臺和連接上述兩平臺的三條支鏈組成，所述三條支鏈中的第一支鏈由一個萬向節(jié)副、一個球鉸副、一個圓柱副以及它們之間的連桿組成，第二條支鏈由一個萬向節(jié)副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，三條支鏈中的第三支鏈自上而下由兩個轉(zhuǎn)動副、一個圓柱副以及它們之間的連桿組成，可實現(xiàn)三個移動的運動輸出，機構(gòu)簡單，加工制造容易，運動學(xué)模型簡單，使得運動學(xué)標(biāo)定和控制變得容易，同時機構(gòu)關(guān)節(jié)少，提高了結(jié)構(gòu)剛度。
【專利說明】
一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機構(gòu)(Parallel Mechanism，簡稱PM)，可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構(gòu)具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機構(gòu)。
[0003]并聯(lián)機器人和傳統(tǒng)工業(yè)用串聯(lián)機器人在哲學(xué)上呈對立統(tǒng)一的關(guān)系，和串聯(lián)機器人相比較，并聯(lián)機器人具有以下特點:無累積誤差，精度較高；驅(qū)動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態(tài)響應(yīng)好;結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大;完全對稱的并聯(lián)機構(gòu)具有較好的各向同性;工作空間較小;根據(jù)這些特點，并聯(lián)機器人在需要高剛度、高精度或者大載荷而無須很大工作空間的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。
[0004]并聯(lián)機器人機構(gòu)是通過固定平臺和運動平臺之間用兩個以上的支鏈相連，每個支鏈由連桿和運動副組成，運動平臺具有兩個以上的自由度，而且以并聯(lián)方式驅(qū)動的機構(gòu)，這與傳動的串聯(lián)機器人在機構(gòu)學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)等方面都有很大的不同。
[0005]聯(lián)機器人機構(gòu)廣泛應(yīng)用于機器人、數(shù)控機床、傳感器、微動操作、制造加工等技術(shù)領(lǐng)域，研究人員也發(fā)明了很多并聯(lián)機構(gòu)。但是現(xiàn)有的并聯(lián)機器人機構(gòu)仍存在一些不足，如工藝性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，本發(fā)明提供了一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，運動副數(shù)目少，成本較低，能實現(xiàn)三個移動的空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:提供一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，由運動平臺、固定平臺和連接上述兩平臺的三條支鏈組成，所述三條支鏈中的第一支鏈由一個萬向節(jié)副、一個球鉸副、一個圓柱副以及它們之間的連桿組成，第二條支鏈由一個萬向節(jié)副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，三條支鏈中的第三支鏈自上而下由兩個轉(zhuǎn)動副、一個圓柱副以及它們之間的連桿組成；第一支鏈的第一連桿的一端通過第一萬向節(jié)副與運動平臺連接，第一連桿的另一端通過球鉸副、第一圓柱副與固定平臺連接；第二支鏈的第二連桿的一端通過第二萬向節(jié)副與運動平臺連接，第二連桿的另一端通過移動副與固定平臺連接；第三支鏈的第三連桿的一端通過第一轉(zhuǎn)動副與運動平臺連接，第三連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過第二圓柱副與固定平臺連接； 其中，第一支鏈的第一圓柱副、第二支鏈的移動副和第三支鏈的第二圓柱副為機構(gòu)的驅(qū)動副。
[0008]優(yōu)選地，所述的運動平臺為等邊三角形。
[0009]進一步地，所述的運動平臺為等腰直角三角形，其中第一萬向節(jié)副中心點、第二萬向節(jié)副中心點與第一轉(zhuǎn)動副中心點的連線夾角為90°。
[0010]特別地，第一支鏈的第一圓柱副軸線與第一萬向節(jié)副的一條軸線平行。
[0011]具體地，第二支鏈的移動副軸線與第二萬向節(jié)副的一條軸線平行。
[0012]可選地，第一支鏈的第一圓柱副、第三支鏈的第二圓柱副采用電機驅(qū)動。
[0013]優(yōu)選地，第二支鏈的移動副采用電機驅(qū)動絲杠結(jié)構(gòu)進行驅(qū)動。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，所述并聯(lián)機器人機構(gòu)的運動平臺可實現(xiàn)三個移動的運動輸出，機構(gòu)簡單，加工制造容易，運動學(xué)模型簡單，使得運動學(xué)標(biāo)定和控制變得容易，同時機構(gòu)關(guān)節(jié)少，提高了結(jié)構(gòu)剛度。【附圖說明】
[0015]圖1是一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。
[0016]其中:1-運動平臺，2-第一轉(zhuǎn)動副，3-第二轉(zhuǎn)動副，4-第二圓柱副，5-第一萬向節(jié)畐1J，6-第一圓柱副，7-第二萬向節(jié)副，8-移動副，9-固定平臺，10-球鉸副，L1-第一連桿，L2-第二連桿，L3-第三連桿，L4-第四連桿。【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)描述。
[0018]在一個實施例中，如圖1所示，一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，由運動平臺1、 固定平臺9和連接上述兩平臺的三條支鏈組成，所述三條支鏈中的第一支鏈由一個萬向節(jié)副、一個球鉸副、一個圓柱副以及它們之間的連桿組成，第二條支鏈由一個萬向節(jié)副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，三條支鏈中的第三支鏈自上而下由兩個轉(zhuǎn)動副、一個圓柱副以及它們之間的連桿組成；第一支鏈的第一連桿L1的一端通過第一萬向節(jié)副5與運動平臺1連接，第一連桿L1的另一端通過球鉸副10、第一圓柱副6與固定平臺9連接；第二支鏈的第二連桿L2的一端通過第二萬向節(jié)副7與運動平臺1連接，第二連桿L2的另一端通過移動副8與固定平臺連接；第三支鏈的第三連桿L3的一端通過第一轉(zhuǎn)動副2與運動平臺1連接，第三連桿L3的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副3與第四連桿L4的一端連接，第四連桿(L4)的另一端通過第二圓柱副4與固定平臺連接；其中，第一支鏈的第一圓柱副6、第二支鏈的移動副8和第三支鏈的第二圓柱副4為機構(gòu)的驅(qū)動副。[〇〇19]優(yōu)選地，所述的運動平臺1為等邊三角形。
[0020]具體地，所述的運動平臺1為等腰直角三角形，其中第一萬向節(jié)副5中心點、第二萬向節(jié)副7中心點與第一轉(zhuǎn)動副2中心點的連線夾角為90°。
[0021]進一步地，第一支鏈的第一圓柱副6軸線與第一萬向節(jié)副5的一條軸線平行。
[0022]可選地，第二支鏈的移動副8軸線與第二萬向節(jié)副7的一條軸線平行。[〇〇23]具體地，第一支鏈的第一圓柱副6、第三支鏈的第二圓柱副4采用電機驅(qū)動。
[0024] 優(yōu)選地，第二支鏈的移動副8采用電機驅(qū)動絲杠結(jié)構(gòu)進行驅(qū)動。[〇〇25]上述三支鏈構(gòu)成的平臺在多個運動副支撐下，通過設(shè)定驅(qū)動副來實現(xiàn)平臺機構(gòu)的運動，工作原理簡單，機構(gòu)加工制造容易，可實現(xiàn)多種運動形式，為進一步研制機器人運動機構(gòu)提供基礎(chǔ)。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，所述并聯(lián)機器人機構(gòu)的運動平臺可實現(xiàn)三個移動的運動輸出，機構(gòu)簡單，加工制造容易，運動學(xué)模型簡單，使得運動學(xué)標(biāo)定和控制變得容易，同時機構(gòu)關(guān)節(jié)少，提高了結(jié)構(gòu)剛度。
[0027]以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于:由運動平臺(1)、固定平臺(9)和連 接上述兩平臺的三條支鏈組成，所述三條支鏈中的第一支鏈由一個萬向節(jié)副、一個球鉸副、 一個圓柱副以及它們之間的連桿組成，第二條支鏈由一個萬向節(jié)副、一個移動副以及它們 之間的連桿組成，三條支鏈中的第三支鏈自上而下由兩個轉(zhuǎn)動副、一個圓柱副以及它們之 間的連桿組成；第一支鏈的第一連桿(L1)的一端通過第一萬向節(jié)副(5)與運動平臺(1)連接，第一連桿 (L1)的另一端通過球鉸副(10)、第一圓柱副(6)與固定平臺(9)連接；第二支鏈的第二連桿(L2)的一端通過第二萬向節(jié)副(7)與運動平臺(1)連接，第二連桿 (L2)的另一端通過移動副(8)與固定平臺連接；第三支鏈的第三連桿(L3)的一端通過第一轉(zhuǎn)動副(2)與運動平臺(1)連接，第三連桿 (L3)的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副(3)與第四連桿(L4)的一端連接，第四連桿(L4)的另一端通 過第二圓柱副(4)與固定平臺連接；其中，第一支鏈的第一圓柱副(6)、第二支鏈的移動副(8)和第三支鏈的第二圓柱副(4) 為機構(gòu)的驅(qū)動副。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于:所述的運動 平臺(1)為等邊三角形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于:所述的運動 平臺(1)為等腰直角三角形，其中第一萬向節(jié)副(5)中心點、第二萬向節(jié)副(7)中心點與第一 轉(zhuǎn)動副(2)中心點的連線夾角為90°。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于:第一支鏈的 第一圓柱副(6)軸線與第一萬向節(jié)副(5)的一條軸線平行。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于:第二支鏈的 移動副(8)軸線與第二萬向節(jié)副(7)的一條軸線平行。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于:第一支 鏈的第一圓柱副(6)、第三支鏈的第二圓柱副(4)采用電機驅(qū)動。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于:第二支鏈的 移動副(8)采用電機驅(qū)動絲杠結(jié)構(gòu)進行驅(qū)動。
【文檔編號】B25J9/00GK106078686SQ201610529404
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】吳國明, 顧雪陽, 李慶雷, 劉兆祥, 莊飛, 侯燕飛
【申請人】江蘇億欣新材料科技股份有限公司