雙平行四邊形式三平一轉並聯機構的製作方法
2023-04-27 11:57:16 2
專利名稱：雙平行四邊形式三平一轉並聯機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種機器人的具有空間三維平動一維轉動的並聯機構。
背景技術：
公開號為US20090019960A1，
公開日為2009年1月22日的美國專利文獻中公開了一種可實現三維平動一維轉動的並聯機構，包括四個主動支鏈和一個動平臺，每條支鏈包括近架杆和遠架杆兩部分。其中近架杆一端相對於固定機架僅具有一個移動或轉動自由度，另一端通過僅具有兩個迴轉自由度的鉸鏈與遠架杆的一端連接；遠架杆另一端通過僅具有兩個迴轉自由度的鉸鏈與動平臺連接，從而保證機構的平動；動平臺由四個部件組成， 其中兩個部件需相互平行，另外兩個部件與前述兩個相互平行的部件通過轉動鉸鏈連接， 通過部件之間的相互轉動可實現繞垂直於動平臺的軸線的轉動自由度，同時配以相應的放大機構可擴大轉角範圍。上述機構的局限性在於該機構動平臺尺寸較大，結構不緊湊，機構的剛度較差，負載能力不強。發明內容
針對上述現有技術，本發明提供一種雙平行四邊形式三平一轉並聯機構，其動平臺力傳遞效果好，使用壽命長且設計輕巧，是一種具有三維平動一維轉動的並聯機構。
為了解決上述技術問題，本發明雙平行四邊形式三平一轉並聯機構予以實現的技術方案是包括固定架、動平臺以及對稱布置在所述固定架與動平臺之間的四條結構相同的支鏈；所述固定架上固接有驅動裝置，每條支鏈包括近架杆和兩個平行且等長的遠架杆， 所述近架杆一端與所述驅動裝置的輸出端固接，另一端固接有上連接軸，所述兩個平行的遠架杆一端分別與所述上連接軸球鉸接，另一端分別與所述動平臺上的下連接軸球鉸接， 每條支鏈上的所述下連接軸、所述上連接軸和所述兩個平行的遠架杆構成平行四邊形結構；所述動平臺包括水平布置的一個主平臺和兩個副平臺，所述兩個副平臺各自通過兩個平行連杆與所述主平臺轉動連接，構成兩個由所述副平臺，所述主平臺和所述平行連杆組成的平行四邊形結構；在所述主平臺上轉動連接一個末端執行器；所述末端執行器上固接有一個小齒輪，主平臺上布置有兩個均與所述小齒輪嚙合的齒扇，兩個齒扇的旋轉軸分別與主平臺上兩個平行連杆的轉動軸重合。
進一步講，所述兩個齒扇和所述一個小齒輪構成角度放大機構，並且通過過約束限制了動平臺的自由度，當主平臺與副平臺發生相對錯動時，通過角度放大機構將運動轉化為末端執行器的旋轉運動。
與現有技術相比，本發明的有益效果是
本發明具有的優點和積極效果是採用主、副平臺的方式進行布置，使整體結構緊湊，兩個副平臺通過平行四邊形結構和角度放大機構的虛約束作用，保證了機構自由度的同時，提高機構的剛度和負載能力，所有連接均為轉動副，避免了使用移動副而產生的受力不均勻，摩擦力大等不足，並利用角度放大機構將主、副平臺之間的相互錯動轉化成末端執行器的旋轉運動，其結構的剛度和穩定性較好，運動靈活，受力均勻，使用壽命長，易實現高速抓取，且滿足複雜抓放操作的需要。
圖1為本發明的結構示意圖2為本發明中動平臺的結構示意圖； 圖3為本發明中動平臺底面結構示意圖。
圖中
1-驅動裝置2-固定架3-近架杆
4-上連接軸如、5b_遠架杆6-下連接軸
7-動平臺8-主平臺9a、9b-副平臺
IOaUOb-平行連杆 11-執行器 12-小齒輪
13a、1 -齒扇。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細地描述。
如圖1所示，本發明的雙平行形式三平一轉並聯機構，包括固定架2、動平臺7以及對稱布置在所述固定架2與動平臺7之間的四條結構相同的支鏈。所述固定架2上固接有驅動裝置1，每條支鏈由近架杆3、上連接軸4、兩個相互平行且等長的遠架杆fe和恥構成。所述近架杆3的一端與固定於固定架2上的驅動裝置1的輸出端固接，近架杆3的另一端與上連接軸4固接。所述遠架杆fe和恥的一端分別通過球鉸鏈與所述上連接軸4球鉸接，另一端也分別通過球鉸鏈與固接於所述動平臺7上的下連接軸6球鉸接。每條支鏈上的所述下連接軸6、所述上連接軸4和所述兩個平行的遠架杆如和恥構成平行四邊形結構，所述驅動裝置1為與其固接的近架杆3提供一個轉動自由度。
所述動平臺7包括水平布置的一個主平臺8和兩個副平臺9a和％，所述副平臺 9a通過兩個平行連杆IOa和IOb與所述主平臺8轉動連接，從而構成了由所述副平臺9a、 所述主平臺8和兩個平行連杆IOa和IOb組成的平行四邊形結構；所述副平臺9b通過兩個平行連杆IOc和IOd與所述主平臺8轉動連接，從而構成了由所述副平臺％，所述主平臺 8和所述平行連杆IOc和IOd組成的平行四邊形結構，如圖2和圖3所示，所述兩個平行四邊形結構沿所述主平臺8的對稱線X對稱安裝。在所述主平臺8的對稱線X上轉動連接一個末端執行器11，所述末端執行器11上固接有一個小齒輪12，沿所述主平臺對稱線X對稱布置兩個結構相同的齒扇13a和1 分別與所述小齒輪12嚙合安裝，所述兩個齒扇13a和 13b的旋轉軸分別與兩個最外側平行連杆IOa和IOd和主平臺8的轉動軸重合，所述齒扇的旋轉軸和與之重合的平行連杆的轉動軸同一軸件。兩個齒扇13a和1 分別與各自對應的平行連杆IOa和IOd固接，兩個齒扇13a和1 與所述的一個小齒輪12構成一角度放大機構，並且通過過約束限制了動平臺7的自由度。當主平臺8與副平臺9a和9b發生相對錯動時，通過角度放大機構將運動轉化為末端執行器11的旋轉運動。
本發明雙平行形式三平一轉並聯機構具有以下特點
(1).動平臺由水平布置的主平臺和兩個副平臺組成，其中副平臺、主平臺以及兩組平行連杆組成兩組平行四邊形結構，主、副平臺作為平行四邊形對邊產生相對平動。
(2).兩個副平臺的運動通過固結於平行連杆的兩齒扇與小齒輪的嚙合傳動作用產生運動約束，使得兩組平行四邊形產生相同的運動。
(3).所有部件之間使用轉動副連接，避免移動副連接時的受力不均勻，摩擦力大和使用壽命低的不足。
本發明機構緊湊，剛度和穩定性較好，運動靈活，受力均勻，使用壽命高易實現高速抓取，且滿足複雜抓放操作的需要。
儘管上面結合圖對本發明進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬於本發明的保護之內。
權利要求
1.一種雙平行四邊形式三平一轉並聯機構，包括固定架、動平臺以及對稱布置在所述固定架與動平臺之間的四條結構相同的支鏈；所述固定架上固接有驅動裝置，其特徵在於， 每條支鏈包括近架杆和兩個平行且等長的遠架杆，所述近架杆一端與所述驅動裝置的輸出端固接，另一端固接有上連接軸，所述兩個平行的遠架杆一端分別與所述上連接軸球鉸接， 另一端分別與所述動平臺上的下連接軸球鉸接，每條支鏈上的所述下連接軸、所述上連接軸和所述兩個平行的遠架杆構成平行四邊形結構；所述動平臺包括水平布置的一個主平臺和兩個副平臺，所述兩個副平臺各自通過兩個平行連杆與所述主平臺轉動連接，構成兩個由所述副平臺，所述主平臺和所述平行連杆組成的平行四邊形結構；在所述主平臺上轉動連接一個末端執行器；所述末端執行器上固接有一個小齒輪，主平臺上布置有兩個均與所述小齒輪嚙合的齒扇，兩個齒扇的旋轉軸分別與主平臺上兩個平行連杆的轉動軸重合。
2.根據權利要求1所述的雙平行四邊形式三平一轉並聯機構，其特徵在於，所述兩個齒扇和所述一個小齒輪構成角度放大機構，並且通過過約束限制了動平臺的自由度，當主平臺與副平臺發生相對錯動時，通過角度放大機構將運動轉化為末端執行器的旋轉運動。
全文摘要
本發明公開了一種雙平行四邊形式三平一轉並聯機構，包括固定架、動平臺以及對稱布置在所述固定架與動平臺之間的四條結構相同的支鏈；所述固定架上固接有驅動裝置，每條支鏈包括近架杆和一個平行四邊形結構；所述動平臺包括水平布置的一個主平臺和兩個副平臺，兩個副平臺各自通過兩組平行等長連杆與主平臺轉動連接構成兩個平行四邊形結構；在所述主平臺上轉動連接一個末端執行器，末端執行器上固接有一個小齒輪，在主平臺上布置有兩個結構相同且均與所述小齒輪嚙合的齒扇，兩個齒扇分別與主平臺上兩組平行四邊形中的兩個平行連杆固接且轉動軸重合。本發明機構的動平臺力傳遞效果好，使用壽命長且設計輕巧。
文檔編號B25J9/08GK102513996SQ20111042574
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者王攀峰, 趙學滿 申請人:天津大學