一種三腿六自由度並聯機構的製作方法
2023-05-13 06:32:06
專利名稱：一種三腿六自由度並聯機構的製作方法
一種三腿六自由度並聯機構
技術領域：
本發明涉及機器人和空間機構技術領域，特別涉及一種實現六自由度的三腿式並聯機構。
背景技術：
1965年Mewart提出的Mewart平臺由上下平臺及6根驅動杆組成，驅動杆可以獨立地伸縮，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。隨著對各種並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，且驅動方式為並聯驅動的機構統稱為並聯機構。相對於傳統的串聯式機構而言，並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，可應用於加工中心、分揀機構、醫療輔助器械等領域。在結構組成上，Mewart形式的六自由度並聯機構由於其連接所有支鏈的固定平臺的大小是固定不變的，這使得該形式的並聯機構如果要實現較大的工作空間，其機構本身就必須做的比較龐大，即機構工作空間/體積比較小。為使機構既能滿足六自由度運動形式的需求，又能實現較大的機構工作空間/體積，一個可供選擇的方式即採用三條腿形式的並聯機構，即三腿六自由度並聯機構。此類型的並聯機構其每條腿上都有兩個驅動鉸， 三條腿共六個驅動為運動平臺提供六個自由度。三腿六自由度並聯機構具有廣闊的應用前景，其既能提供較大的工作空間又能實現高速運動，因此應該根據實際需要設計出新型的三腿六自由度並聯機構。
發明內容本發明的目的是提供一種結構簡單、運動副數目少、成本較低的三腿六自由度並聯機構。本發明為解決上述問題所採用的方案是設計一種新型三腿六自由度並聯機構。該機構由運動平臺1、滑軌？1、滑軌？2和三條支鏈4讓1^282^383組成；其中支鏈AlBl自上而下分別由轉動鉸R12、連杆L12、虎克鉸Tl、連杆L11、轉動鉸Rll以及滑塊Bll組成；支鏈 A2B2自上而下分別由轉動鉸R22、連杆L22、虎克鉸T2、連杆L21、轉動鉸R21以及滑塊B21 組成；支鏈A3B3自上而下分別由轉動鉸R32，連杆L32、球鉸Si、連杆L31、轉動鉸R31以及滑塊B31組成；其中所說的連杆L12，L22，L32分別通過轉動鉸R12，R22，R32與運動平臺1相聯接，連杆L12，L22，L32具有相同的長度，且轉動鉸R12的軸線與A1，A2的連線垂直，轉動鉸R22的軸線與轉動鉸R12的軸線平行，轉動鉸R32的軸線與Al，A2的連線平行；所說的連杆L11，L21，L31具有相同的長度，分別通過轉動鉸Rll，R21，R31與滑塊 B11，B21，B31相聯接，且轉動鉸Rll的軸線與B1，B2的連線垂直，轉動鉸R21的軸線與轉動鉸Rll的軸線平行，轉動鉸R31的軸線與Bi，B2的連線平行；所說的虎克鉸Tl，T2中的一個軸線分別與轉動鉸Rll，R21的軸線分別平行；
所說的滑塊Bll，B21可在滑軌Pl中滑動，滑塊B31可在滑軌P2中滑動，滑軌Pl 的軸線與滑軌P2的軸線相垂直；所說的轉動鉸Rll，R21，R31以及滑塊Bll，B21, B31與滑軌Pl，P2所組成的滑移
運動副為機構的驅動鉸。所說的運動平臺1為等腰直角三角形，並滿足A1A3丄A2A3。本發明的有益效果是1、機構具有三條支鏈，機構簡單、機構關節少。2、機構工作平臺可實現六自由度運動輸出。3、機構的驅動副完全放置於支鏈的末端，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1是本發明的三腿六自由度並聯機構示意圖。以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
具體實施方式實施例1實現六自由度的三腿式並聯機構，且該機構的驅動部分完全放置於支鏈的末端， 大大減少了機構整體的運動慣性。該機構由運動平臺1、滑軌P1、滑軌P2和三條支鏈A1B1， A2B2，A3B3組成；其中支鏈AlBl自上而下分別由轉動鉸R12、連杆L12、虎克鉸Tl、連杆L11、 轉動鉸Rll以及滑塊Bll組成；支鏈A2B2自上而下分別由轉動鉸R22、連杆L22、虎克鉸T2、 連杆L21、轉動鉸R21以及滑塊B21組成；支鏈A3B3自上而下分別由轉動鉸R32，連杆L32、 球鉸Si、連杆L31、轉動鉸R31以及滑塊B31組成；其中所說的連杆L12，L22，L32分別通過轉動鉸R12，R22，R32與運動平臺1相聯接，連杆L12，L22，L32具有相同的長度，且轉動鉸R12的軸線與A1，A2的連線垂直，轉動鉸R22的軸線與轉動鉸R12的軸線平行，轉動鉸R32的軸線與Al，A2的連線平行；所說的連杆L11，L21，L31具有相同的長度，分別通過轉動鉸Rll，R21，R31與滑塊 B11，B21，B31相聯接，且轉動鉸Rll的軸線與B1，B2的連線垂直，轉動鉸R21的軸線與轉動鉸Rll的軸線平行，轉動鉸R31的軸線與Bi，B2的連線平行；所說的虎克鉸Tl，T2中的一個軸線分別與轉動鉸Rll，R21的軸線分別平行；所說的滑塊Bll，B21可在滑軌Pl中滑動，滑塊B31可在滑軌P2中滑動，滑軌Pl 的軸線與滑軌P2的軸線相垂直；所說的轉動鉸Rll，R21，R31以及滑塊Bll，B21, B31與滑軌Pl，P2所組成的滑移
運動副為機構的驅動鉸。所說的運動平臺1為等腰直角三角形，並滿足A1A3丄A2A3。如圖1所示，支鏈末端的轉動鉸R11，R21，R31以及滑塊Bll，B21，B31與滑軌Pl， P2所組成的滑移運動副為機構的驅動鉸。當各驅動鉸在控制下運動不同的角度(位移) 時，其餘各轉動副、虎克鉸、球鉸鏈則在連杆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做相應運動。
權利要求
1.一種三腿六自由度並聯機構，其特徵在於該機構由運動平臺(1)、滑軌？1、滑軌？2和三條支鏈A1B1，A2B2, A3B3組成；其中支鏈AlBl自上而下分別由轉動鉸R12、連杆L12、虎克鉸Tl、連杆L11、轉動鉸Rll以及滑塊Bll組成；支鏈A2B2自上而下分別由轉動鉸R22、 連杆L22、虎克鉸T2、連杆L21、轉動鉸R21以及滑塊B21組成；支鏈A3B3自上而下分別由轉動鉸R32，連杆L32、球鉸Si、連杆L31、轉動鉸R31以及滑塊B31組成；其中所說的連杆L12，L22，L32分別通過轉動鉸R12，R22，R32與運動平臺(1)相聯接，連杆 L12，L22，L32具有相同的長度，且轉動鉸R12的軸線與Al，A2的連線垂直，轉動鉸R22的軸線與轉動鉸R12的軸線平行，轉動鉸R32的軸線與Al，A2的連線平行；所說的連杆Ll 1，L21，L31具有相同的長度，分別通過轉動鉸Rl 1，R21，R31與滑塊B11， B21，B31相聯接，且轉動鉸Rll的軸線與Bi，B2的連線垂直，轉動鉸R21的軸線與轉動鉸 Rll的軸線平行，轉動鉸R31的軸線與Bi，B2的連線平行。
2.如權利要求1所述的三腿六自由度並聯機構，其特徵在於，所說的虎克鉸Tl，T2中的一個軸線與轉動鉸Rll，R21的軸線平行。
3.如權利要求1所述的三腿六自由度並聯機構，其特徵在於，所說的滑塊Bll，B21可在滑軌Pl中滑動，滑塊B31可在滑軌P2中滑動，滑軌Pl的軸線與滑軌P2的軸線相垂直；
4.如權利要求1所述的三腿六自由度並聯機構，其特徵在於，所說的轉動鉸Rll，R21， R31以及滑塊Bll，B21, B31與滑軌Pl，P2所組成的滑移運動副為機構的驅動鉸。
5.如權利要求1所述的三腿六自由度並聯機構，其特徵在於，所說的運動平臺(1)為等腰直角三角形，並滿足A1A3丄A2A3。
全文摘要
一種三腿六自由度並聯機構，涉及機器人和空間機構技術領域，特別涉及一種實現六自由度運動的三腿式並聯機構。該機構由運動平臺、兩條滑軌和三條支鏈組成，其中兩條支鏈具有相同的結構形式，其由轉動鉸、虎克鉸、轉動鉸，滑塊以及它們之間的連杆組成，另一條支鏈由轉動鉸，球鉸、轉動鉸、滑塊以及它們之間的連杆組成。本發明的機構其工作平臺可實現笛卡爾坐標系下的六自由度的運動輸出；由於在支鏈末端配置了滑塊/滑軌裝置，使得該機構有效克服了目前六自由度並聯機構工作空間小的缺點。另外由於機構的六個驅動副均布置於支鏈的末端，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運動。
文檔編號B25J9/08GK102248531SQ20111015628
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者李彬, 楊玉維, 趙新華 申請人:天津理工大學