三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構的製作方法
2023-05-09 07:52:31 1
三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構的製作方法
【專利摘要】一種三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構由靜平臺、動平臺及其聯接動靜平臺的四條相同的支鏈組成。上述支鏈有兩種類型，第一種類型是由六個構件組成的，其聯接方式為R-R-2R=2R-R-R（R為轉動副、-為構件、=為一對平行等長的杆件）；第二種類型是由四個構件組成，其聯接方式為R-2U=2U-R（R為轉動副、-為構件、=為一對平行等長的杆件、U為虎克鉸）。上述每條支鏈都由一臺固結在靜平臺上的伺服電機驅動；本發明結構簡單，機構正逆解求解容易，控制方便，且驅動電機均可安裝在靜平臺上，杆件可做成輕杆，有效降低機構重量，機構剛性好、慣量小、動力學性能好。
【專利說明】三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構。
【背景技術】
[0002]專利US.4976582公布了一種三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構，該機構採用三條外轉動副驅動和平行四邊形支鏈結構，實現末端執行器的高速三維平動，同時還在動靜平臺間設置有兩端帶有虎克鉸鏈的可伸縮轉軸以實現末端執行器的單自由度轉動。但該機構在實現末端執行器轉動的的過程中採用了伸縮杆結構，這將影響高速運動機構的剛性和壽命;論文「H4: a new family of 4-dofparallel robots」、論文「Par4_very highspeed parallel robot for pick-and-place」、專利US20090019960A1、專利EP1804802B1、專利 200910228105.1、專利 201010212312.0、專利 201010614256.3、專利 201110107857.X、專利201110107380.5、專利201110107384.3、專利201110109529.6公布了幾種可實現三維平動一維轉動的空間四自由度機構，該類機構採用四條外轉動副驅動和平行四邊形支鏈結構，並通過支鏈末端構件的相對運動來實現末端執行器的高速三維平動一維轉動運動。但該類機構的末端執行器實現四自由度運動是靠四條支鏈末端構件間的相對運動實現的，這種結構將影響並聯機構的剛性。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供了一種三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構，它具有高速、搞剛度、壽命長等優點。
[0004]本發明是這樣來實現的，本發明通過以下技術方案達到上述目的:一種三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構由靜平臺、動平臺及其聯接動靜平臺的四條相同的支鏈組成，每條支鏈都由一臺固結在靜平臺上的伺服電機驅動，四臺伺服電機共同驅動可實現動平臺的三維平動一維轉動空間四自由度的運動；第一支鏈一端通過第一轉動副與靜平臺聯接，第一支鏈另一端通過第二轉動副與動平臺聯接，第二支鏈一端通過第三轉動副與靜平臺聯接，第二支鏈另一端通過第四轉動副與動平臺聯接，第三支鏈一端通過第五轉動副與靜平臺聯接，第三支鏈另一端通過第六轉動副與動平臺聯接，第四支鏈一端通過第七轉動副與靜平臺聯接，第四支鏈另一端通過第八轉動副與動平臺聯接；支鏈的第一種組成與聯接方式為:第一構件通過第I轉動副與第二構件聯接，第二構件兩端分別通過第II轉動副、第III轉動副與第一連杆、第二連杆聯接，第一連杆另一端通過第IV轉動副與第三構件一端聯接，第二連杆另一端通過第V轉動副與第三構件另一端聯接，第三構件通過第VI轉動副與第四構件聯接，第一連杆與第二連杆平行等長；支鏈的第二種組成與聯接方式為:第I構件通過第I虎克鉸、第II虎克鉸與第I連杆、第2連杆聯接，第I連杆另一端通過第III虎克鉸與第2構件聯接，第2連杆另一端通過第IV虎克鉸與第2構件聯接，第I連杆與第2連杆平行等長。
[0005]本發明的技術效果是: 1、驅動電機均安裝在機架上，杆件做成輕杆，機構重量輕、剛性好、慣量小、動力學性能
好;
2、機構的平動運動和轉動運動分別由不同的支鏈單獨控制，機構運動學正、逆問題求解容易，控制方便；
3、安裝上不同的末端執行器，本機構可應用到裝配、焊接、姿態調整和定位設備、雷射、醫用等領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本發明第一種結構示意圖。
[0007]圖2為本發明第二種結構示意圖。
[0008]圖3為本發明第一種支鏈結構示意圖。
[0009]圖4為本發明第二種支鏈結構示意圖。
[0010]在圖中，1、靜平臺2、第一伺服電機3、第二伺服電機4、第三伺服電機5、第四伺服電機6、第一轉動副7、第三轉動副8、第五轉動副9、第七轉動副10、第二轉動副11、第四轉動副12、第六轉動副13、第八轉動副14、動平臺15、第一構件16、第I轉動副17、第二構件18、第II轉動副19、第III轉動副20、第一連杆21、第二連杆22、第IV轉動副23、第V轉動副24、第三構件25、第VI轉動副26、第四構件27、第I構件28、第I虎克鉸29、第II虎克鉸30、第I連杆31、第2連杆32、第III虎克鉸33、第IV虎克鉸34、第2構件。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案作進一步說明。
[0012]如附圖1和2,第一支鏈一端通過第一轉動副6與靜平臺I聯接，第一支鏈另一端通過第二轉動副10與動平臺14聯接,第二支鏈一端通過第三轉動副7與靜平臺I聯接，第二支鏈另一端通過第四轉動副11與動平臺14聯接，第三支鏈一端通過第五轉動副8與靜平臺I聯接，第三支鏈另一端通過第六轉動副12與動平臺14聯接，第四支鏈一端通過第七轉動副9與靜平臺I聯接，第四支鏈另一端通過第八轉動副13與動平臺14聯接。
[0013]如附圖2，上述第一支鏈由固結在靜平臺I上的第一伺服電機2驅動，第二支鏈由固結在靜平臺I上的第二伺服電機3驅動，第三支鏈由固結在靜平臺I上的第三伺服電機4驅動，第四支鏈由固結在靜平臺I上的第四伺服電機5驅動。
[0014]如附圖3，上述支鏈的第一種組成與聯接方式為:第一構件15另一端通過第I轉動副16與第二構件17聯接，第二構件17兩端分別通過第II轉動副18、第III轉動副19與第一連杆20、第二連杆21聯接，第一連杆20另一端通過第IV轉動副22與第三構件24一端聯接，第二連杆21另一端通過第V轉動副23與第三構件24另一端聯接，第三構件24通過第VI轉動副25與第四構件26聯接，第一連杆20與第二連杆21平行等長。
[0015]如附圖4，支鏈的第二種組成與聯接方式為:第I構件27通過第I虎克鉸28、第II虎克鉸29與第I連杆30、第2連杆31聯接，第I連杆30另一端通過第III虎克鉸32與第2構件34聯接，第2連杆31另一端通過第IV虎克鉸33與第2構件34聯接，第I連杆30與第2連杆31平行等長。
【權利要求】
1.一種三維平動一維轉動空間四自由度並聯機構由靜平臺、動平臺及其聯接動靜平臺的四條相同的支鏈組成，其特徵在於: 第一支鏈一端通過第一轉動副與靜平臺聯接，第一支鏈另一端通過第二轉動副與動平臺聯接，第二支鏈一端通過第三轉動副與靜平臺聯接，第二支鏈另一端通過第四轉動副與動平臺聯接，第三支鏈一端通過第五轉動副與靜平臺聯接，第三支鏈另一端通過第六轉動副與動平臺聯接，第四支鏈一端通過第七轉動副與靜平臺聯接，第四支鏈另一端通過第八轉動副與動平臺聯接， 上述支鏈的第一種組成與聯接方式為:第一構件通過第I轉動副與第二構件聯接，第二構件兩端分別通過第II轉動副、第III轉動副與第一連杆、第二連杆聯接，第一連杆另一端通過第IV轉動副與第三構件一端聯接，第二連杆另一端通過第V轉動副與第三構件另一端聯接，第三構件通過第VI轉動副與第四構件聯接，第一連杆與第二連杆平行等長， 上述支鏈的第二種組成與聯接方式為--第I構件通過第I虎克鉸、第II虎克鉸與第I連杆、第2連杆聯接，第I連杆另一端通過第III虎克鉸與第2構件聯接，第2連杆另一端通過第IV虎克鉸與第2構件聯 接，第I連杆與第2連杆平行等長。
【文檔編號】B25J9/00GK103707281SQ201210372558
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月29日 優先權日:2012年9月29日
【發明者】張華 , 陳磊, 王紅州 申請人:南昌大學