一種兩自由度運動解耦並聯機構的製作方法
2023-08-08 07:17:26 3
專利名稱：一種兩自由度運動解耦並聯機構的製作方法
技術領域：
本發明屬於機器人領域，特別涉及一種並聯機器人機構。
背景技術：
並聯機構與串聯機構在結構和性能上呈對偶關係，具有剛度大、精度高、載荷自重比高等優點，在諸多領域如虛擬軸工具機、微動操作臺、各種運動模擬器、傳感器得到廣泛應用。轉動並聯機構即動平臺可以實現純轉動運動，其作為並聯機構的重要分支，在雷達、機器人、照相機、醫療器械、太陽能面板、飛彈發射等需要空間定向領域應用廣泛，從而引起了國內外眾多學者的關注。然而，並聯機構為完成期望運動輸出通常需要所有驅動構件相互協調運動，這給控制帶來了不小的麻煩。隨著並聯機構研究的逐步深入，其內部耦合性的存在給其理論分析和實際應用所帶來的困難愈發凸顯。解耦並聯機構其運動可以實現解耦，並且機構解耦程度越高其運動學、動力學分析越簡單易解，可極大簡化機器人的控制與軌跡規劃問題。追求輸入與輸出變量間的解耦特性是構型綜合的目標之一，越來越受到重視。現有的解耦兩自由度轉動機構多含有兩個分支，剛度比較低，承重能力較差；一些三分支的轉動機構中含有球副、移動副等，不利於加工和裝配，精度比較低。克服現有機構的弊端，提出結構功能各異的新型機構是機構學發展的要求，也是現代化工農業高速發展和行業競爭的需求。發明內容本發明的目的在於提供一種結構簡單、裝配容易、可以實現純轉動運動的兩自由度運動解耦並聯機構。本發明主要包括定平臺、動平臺和連接這兩個平臺的三個分支。其中，第一分支中的虎克鉸連接定平臺和動平臺；第二分支中的連杆一的一端通過轉動副與動平臺連接，該連杆一的另一端通過另一個轉動副與連杆二的一端連接，該連杆二的另一端通過虎克鉸與定平臺連接；第三分支中的連杆三的一端通過虎克鉸與動平臺連接，該連杆三的另一端通過轉動副與連杆四的一端連接，該連杆四的另一端通過轉動副與定平臺連接。第一分支中虎克鉸的一條軸線與第二分支中虎克鉸的一條軸線共線；上述第二分支中的虎克鉸的另一條軸線與該分支中另外兩個轉動副和的軸線保持平行；上述第一分支中的虎克鉸的另一條軸線與第三分支中的虎克鉸的一條軸線共線；上述第三分支中的虎克鉸的另一條軸線與該分支中的兩個轉動副的軸線保持平行。該機構有兩個自由度，動平臺可以實現兩個轉動運動，且兩個運動完全解耦。本發明與現有技術相比具有如下優點:
1、動平臺可實現兩個純轉動運動，且兩運動完全解耦。2、機構由三個分支構成，靈活性高，機構剛度大，穩定性好。3、分支中只含有轉動副，結構簡單，加工方便，裝配容易。具有很好的運動學性能、高的靈活性和剛度。4、其運動學正、反解十分簡單，使其控制極為容易，並且具有很好的運動學性能、較大的工作空間。可廣泛用於可廣泛用於機器人、航天航空、太陽能、醫學、軍事等領域。
圖1為本發明的結構示意簡圖。
具體實施例方式在圖1所示的一種兩自由度運動解耦並聯機構示意圖中，第一分支中的虎克鉸2連接定平臺I和動平臺2 ;第二分支中的連杆一 5的一端通過轉動副4與動平臺連接,該連杆一的另一端通過另一個轉動副6與連杆二 7的一端連接，該連杆二的另一端通過虎克鉸8與定平臺連接；第三分支中的連杆三10的一端通過虎克鉸9與動平臺連接，該連杆三的另一端通過轉動副11與連杆四12的一端連接，該連杆四的另一端通過轉動副13與定平臺連接。第一分支中虎克鉸的一條軸線與第二分支中虎克鉸的一條軸線共線；上述第二分支中的虎克鉸的另一條軸線與該分支中另外兩個轉動副和的軸線保持平行；上述第一分支中的虎克鉸的另一條軸線與第三分支中的虎克鉸的一條軸線共線；上述第三分支中的虎克鉸的另一條軸線與該分支中的兩個轉動副的軸線保持平行。
權利要求
1.一種兩自由度運動解耦並聯機構，其主要包括動平臺、定平臺和連接這兩個平臺的三個分支，第一分支中的虎克鉸連接定平臺和動平臺，其特徵在於:第二分支中的連杆一的一端通過轉動副與動平臺連接，該連杆一的另一端通過另一個轉動副與連杆二的一端連接，該連杆二的另一端通過虎克鉸與定平臺連接；第三分支中的連杆三的一端通過虎克鉸與動平臺連接，該連杆三的另一端通過轉動副與連杆四的一端連接，該連杆四的另一端通過轉動副與定平臺連接。
2.根據權利要求1所述的一種兩自由度運動解耦並聯機構，其特徵在於:所述第一分支中虎克鉸的一條軸線與第二分支中虎克鉸的一條軸線共線；所述第二分支中的虎克鉸的另一條軸線與該分支中另外兩個轉動副和的軸線保持平行；所述第一分支中的虎克鉸的另一條軸線與第三分支中的虎克鉸的一條軸線共線；所述第三分支中的虎克鉸的另一條軸線與該分支中的兩個轉動副的軸線保持平行。
全文摘要
一種兩自由度運動解耦並聯機構，其主要包括定平臺、動平臺和連接這兩個平臺的三個分支。其中，第一分支中的虎克鉸連接定平臺和動平臺；第二分支中的連杆一的一端通過轉動副與動平臺連接，該連杆一的另一端通過另一個轉動副與連杆二的一端連接，該連杆二的另一端通過虎克鉸與定平臺連接；第三分支中的連杆三的一端通過虎克鉸與動平臺連接，該連杆三的另一端通過轉動副與連杆四的一端連接，該連杆四的另一端通過轉動副與定平臺連接。本發明結構簡單、穩定性好、動平臺的兩個轉動完全解耦，易於控制，可廣泛用於機器人、航天航空、太陽能、醫學、軍事等領域。
文檔編號B25J9/00GK103203740SQ201310101908
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者張立傑, 盧文娟, 張一同, 曾達幸 申請人:燕山大學