CN101791798B - 一组两自由度转动解耦并联机器人机构 - Google Patents
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Abstract
本项发明属于并联机器人领域,其结构是动平台通过两个分支和定平台连接,并且两个分支中与基座相连的虎克铰的一个轴线必须相互重合。本发明具有结构简单、动平台的两个转动完全解耦,易于控制、运动质量低、动态性能好。可广泛用于望远镜、照相机、太阳能面板、变位机、导弹发射架,雷达跟踪,火炮等瞄准设备。
Description
技术领域
本发明属于并联机器人领域,特别涉及一组两自由度转动解耦并联机器人机构。
背景技术
并联机器人机构具有空间多自由度多环闭链,和串联机构相比,并联机构具有刚度大、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点。目前,并联机构被广泛应用于虚拟轴机床、微动操作台、各种运动模拟器、传感器等方面。
相对于串联机器人机构,并联机器人机构具有工作空间小,运动之间具有强的耦合性,控制困难等缺点。如果机构的运动能实现解耦,则其工作空间将扩大,并且控制容易,可以达到更高的运动精度,对机构的运动控制和轨迹规划都有一定意义。目前所发明的解耦机构中,两自由度转动解耦并联机构很少,如法国的GOGU综合了一类两自由度转动解耦并联机器人机构,他所综合的转动解耦机构中的运动副较多,累积误差大,动平台只能安装在一个点上,则其加工装配性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一组两自由度转动运动解耦并联机器人机构,该发明具有结构简单、动平台的转动完全解耦、易于控制、动态性能好、加工装配性好等优点。
该组两自由度转动解耦并联机器人机构,由动平台、定平台和连接定平台和动平台的两个分支组成。其特征在于:动平台通过两个分支与定平台相连接,第一个分支通过虎克铰与动平台相连,第二个分支通过转动副与动平台相连,与动平台相连的转动副和虎克铰的一条轴线保持平行,与定平台相连的两个虎克铰的其中一条轴线保持共线。
第二个分支从动平台开始计数:第一个运动副为转动副;第二个运动副为转动副或者移动副;第三个运动副为虎克铰。如果第二个分支的第二个运动副为转动副,则该转动副的轴线与该分支与动平台相连的转动副的轴线,以及该分支与定平台相连的虎克铰的一条轴线的相互平行。
如果第二个分支的第二个运动副为移动副,则该移动副的运动方向与该分支中的转动副的轴线,以及该分支中虎克铰的一条轴线保持垂直,并且转动副的轴线与该分支中虎克铰的一条轴线保持平行。
附图说明
图1为第一种空间两自由度转动解耦并联机器人机构示意图。
图2为第二种空间两自由度转动解耦并联机器人机构示意图。
在图1、图2中,1.定平台,2.虎克铰,3.动平台,4.转动副,5.连杆,6.转动副(图1)或移动副(图2),7.连杆,8.虎克铰。
具体实施方式
实施例1
该机构的动平台3通过2个分支和定平台1相连接(见图1)。第一个分支中仅有一个虎克铰2。第二个分支的转动副4连接动平台3和连杆5,转动副6连接连杆5和连杆7,连杆7通过虎克铰8与定平台1相连。第一个分支的虎克铰2的一条轴线和第二个分支与定平台1相连的虎克铰8的一条轴线共线,第一个分支的虎克铰2的另一条轴线和第二个分支与动平台3相连的转动副4的轴线保持平行。
实施例2
该机构的动平台3通过2个分支和定平台1相连接(见图2)。第一个分支中仅有一个虎克铰2。第二个分支的转动副4连接动平台3和连杆5,移动副6连接连杆5和连杆7,连杆7通过虎克铰8与定平台1相连,第一个分支的虎克铰2的一条轴线和第二个分支与定平台1相连的虎克铰8的一条轴线共线,第一个分支的虎克铰2的另一条轴线和第二个分支与动平台3相连的转动副4的轴线保持平行。
本发明的空间两自由度转动解耦并联机器人机构,具有很好的运动学性能、高的灵活性和较大的工作空间;其运动学正反解十分简单,动平台的两个转动完全解耦,使控制极为容易,并且节能。可广泛用于望远镜、照相机、太阳能面板、变位机、导弹发射架,雷达跟踪,火炮瞄准定位设备等。
Claims (2)
1.一种空间两自由度转动解耦并联机器人机构,由动平台(3)、定平台(1)与连接动平台(3)和定平台(1)的分支所组成,其特征在于:动平台(3)通过两个分支与定平台(1)相连接,其中第一个分支仅有一个虎克铰(2),第二个分支具有三个运动副,且与动平台(3)相连的运动副为转动副(4),与定平台(1)相连的运动副为虎克铰(8);与定平台(1)相连的两个虎克铰(2,3)的其中一条轴线保持共线,与动平台(3)相连的转动副(4)的轴线和与动平台(3)相连的虎克铰(2)的一条轴线保持平行;第二个分支的中间运动副为转动副(6),且该转动副(6)的轴线与该分支中与动平台(3)相连的转动副(4)轴线保持平行。
2.一种空间两自由度转动解耦并联机器人机构,由动平台(3)、定平台(1)与连接动平台(3)和定平台(1)的分支所组成,其特征在于:动平台(3)通过两个分支与定平台(1)相连接,其中第一个分支仅有一个虎克铰(2),第二个分支具有三个运动副,且与动平台(3)相连的运动副为转动副(4),与定平台(1)相连的运动副为虎克铰(8);与定平台(1)相连的两个虎克铰(2,3)的其中一条轴线保持共线,与动平台(3)相连的转动副(4)的轴线和与动平台(3)相连的虎克铰(2)的一条轴线保持平行;第二个分支的中间运动副为移动副(6),且该移动副(6)的运动方向与该分支中与动平台(3)相连的转动副(4)的轴线及该分支中的虎克铰(8)的一条轴线保持垂直。
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