CN103072132A - 结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构 - Google Patents

结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构 Download PDF

Info

Publication number
CN103072132A
CN103072132A CN2013100123647A CN201310012364A CN103072132A CN 103072132 A CN103072132 A CN 103072132A CN 2013100123647 A CN2013100123647 A CN 2013100123647A CN 201310012364 A CN201310012364 A CN 201310012364A CN 103072132 A CN103072132 A CN 103072132A
Authority
CN
China
Prior art keywords
revolute pair
axis
platform
connecting rod
movable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013100123647A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103072132B (zh
Inventor
曾达幸
常威
卢文娟
张超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN201310012364.7A priority Critical patent/CN103072132B/zh
Publication of CN103072132A publication Critical patent/CN103072132A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103072132B publication Critical patent/CN103072132B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开一种结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构，包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的三个分支，其特征在于：所述的三个分支的结构完全相同，对称地布置在定平台的三个相互垂直的固定支架上，其中，每个分支的结构均包括一台驱动电机、一个移动副、四个转动副、三个连杆和一个传动杆。其中，移动副可与接近定平台的第一转动副构成一个圆柱副，中间两个轴线互相垂直的第二转动副和第三转动副可用虎克铰代替。本发明结构简单，实现了动平台的三个移动运动完全解耦，具有易于控制、灵活性高、反应速度快、工作空间大和承载力强的优点，可用于虚拟轴坐标测量划线机、雕刻机、高密度电子元件封装、食品包装和医疗工业中。

Description

结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构
技术领域
本发明涉及机器人，尤其是涉及一种三自由度移动解耦并联机器人机构。
背景技术
并联机器人机构由于其结构和性能上的显著特点，使其在高密度电子元件封装、食品包装、雕刻机械和医疗工业中都得到了广泛的应用。
但是和串联机器人机构相比，并联机器人机构具有工作空间小、运动之间具有强耦合性、控制困难等缺点。就目前所研究的移动并联机构来说，很多都存在着强耦合性这一并联机构的突出特点。这种强耦合性使得并联机构在构型设计、分析计算以及其控制***的设计等方面存在着诸多困难。如何实现并联机构的解耦，以简化其控制和标定，提高其工作精度业已成为一个机构学研究领域的挑战性课题。
Delta机构是成功在工业生产中应用的典例，但该机构的三个移动自由度也存在着强耦合性。寻找具有输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构已经受到了人们的广泛的关注。目前，在三自由度移动解耦并联机构研究方面已有一些成果，例如，中国专利CN1715008A提出了一种三自由度解耦并联机器人机构，实现了空间三自由度移动操作，但该机构每个分支都具有七个转动副，对制造和装配要求较严格，且其工作空间也较小；中国专利CN101700621A提出了一种空间三自由度移动解耦并联机器人机构，该机构的其中一条分支中存在两个球面副，连接两个球面副的连杆存在着自转的情况。此外，中国专利CN102699907A也提出了一种结构不对称的空间三自由度移动解耦并联机器人机构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完全解耦、易于控制、速度高、结构对称的输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构。
本发明通过下述技术方案实现：一种结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构，包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的三个分支，其特征在于：所述的三个分支的结构完全相同，对称地布置在定平台的三个相互垂直的固定支架上，其中，每个分支的结构包括：安装在定平台每个固定支架上的第一转动副的一侧安装着一台驱动电机，另一侧安装着传动杆，传动杆上连接着移动副，移动副上分别连接着第一连杆的一端，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端相连，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端相连，第三连杆的另一端通过第四转动副和动平台相连；三个传动杆的轴线两两垂直，并分别作为分支一、二和三的输入杆；移动副的移动方向与传动杆的轴线方向一致；第二转动副的轴线与传动杆的轴线方向平行；第三转动副的轴线与第二转动副的轴线垂直，又与另外一个分支的传动杆的轴线平行，并且三个分支中的第三转动副的轴线两两垂直；第四转动副的轴线与第三转动副的轴线平行。
本发明的第一转动副和移动副可以为一个轴线与第一转动副轴线平行的圆柱副所代替；第二转动副和第三转动副可以为虎克铰所代替。
本发明结构完全对称，运动副少，不但能减小机构的误差积累，还可使加工装配便捷，制造成本降低；本发明实现了空间三个移动自由度的完全解耦，使机构的控制和正反解极为容易，降低了机构的轨迹规划的难度；本发明的驱动装置全部布置在定平台上，减少了杆件的负载，具有良好的运动性能和较高的反应速度。
附图说明
图1是本发明的结构示意简图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的并联机器人机构，由定平台1、动平台2以及连接定平台1和动平台2的三个分支3构成，三个分支的结构完全相同，对称地布置在定平台1的三个相互垂直的固定支架上，其中，分支一由第一转动副311、传动杆312、移动副313、第一连杆314、第二转动副315、第二连杆316、第三转动副317、第三连杆318和第四转动副319组成；其中第一转动副311和移动副313可用一个轴线与第一转动副311轴线平行的圆柱副代替，第二转动副315和第三转动副317可用虎克铰代替；分支二由第一转动副321、传动杆322、移动副323、第一连杆324、第二转动副325、第二连杆326、第三转动副327、第三连杆328和第四转动副329组成；其中第一转动副321和移动副323可用一个轴线与第一转动副321轴线平行的圆柱副代替，第二转动副325和第三转动副327可用虎克铰代替；分支三由第一转动副331、传动杆332、移动副333、第一连杆334、第一转动副335、第二连杆336、第二转动副337、第三连杆338和第四转动副339组成；其中第一转动副331和移动副333可用一个轴线与第一转动副331轴线平行的圆柱副代替，第二转动副335和第三转动副337可用虎克铰代替。三个分支通过第四转动副319、329和339与动平台2相连接，通过第一转动副311、321和331与定平台1相连接。传动杆312、322和332的轴线两两垂直；移动副313、323和333的移动方向分别与传动杆312、322和332的轴线方向一致；第二转动副315、325和335也分别与传动杆312、322和332的轴线方向平行；第三转动副317、327和337的轴线分别与第二转动副315、325和335的轴线垂直，并且又分别与传动杆332、312和322的轴线平行；第四转动副319、329和339的轴线分别与第三转动副317、327和337的轴线平行。
上述分支一中，驱动电机310的转轴与传动杆312相连，并带动传动杆312转动，传动杆312又带动第一连杆314发生转动，最终经第二连杆316和第三连杆318的传递，分支一驱动动平台2沿传动杆332的轴线方向发生移动；上述分支二中，驱动电机320的转轴与传动杆322相连，并带动传动杆322转动，传动杆322又带动第一连杆324发生转动，最终经第二连杆326和第三连杆328的传递，分支二驱动动平台2沿传动杆312的轴线方向发生移动；上述分支三中，驱动电机330的转轴与传动杆332相连，并带动传动杆332转动，传动杆332又带动第一连杆334发生转动，最终经第二连杆336和第三连杆338的传递，分支三驱动动平台2沿传动杆322的轴线方向发生移动；且这三个方向的移动运动是无条件解耦的，互不干涉。
本发明可广泛应用于虚拟轴坐标测量划线机、雕刻机、高密度电子元件封装、食品包装和医疗工业中。

Claims (2)

1.一种结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构，包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的三个分支，其特征在于：所述的三个分支的结构完全相同，对称地布置在定平台的三个相互垂直的固定支架上，其中，每个分支的结构包括：安装在定平台的每个固定支架上的第一转动副的一侧安装着一台驱动电机，另一侧安装着传动杆，传动杆上连接着移动副，移动副上分别连接着第一连杆的一端，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端相连，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端相连，第三连杆的另一端通过第四转动副和动平台相连；三个传动杆的轴线两两垂直，并分别作为分支一、二和三的输入杆；移动副的移动方向与传动杆的轴线方向一致；第二转动副的轴线与传动杆的轴线方向平行；第三转动副的轴线与第二转动副的轴线垂直，又与另外一个分支的传动杆的轴线平行，并且三个分支中的第三转动副的轴线两两垂直；第四转动副的轴线与第三转动副的轴线平行。
2.根据权利要求1所述的一种结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构，其特征在于：第一转动副和移动副可以为一个轴线与第一转动副轴线平行的圆柱副所代替；第二转动副和第三转动副可以为虎克铰所代替。
CN201310012364.7A 2013-01-14 2013-01-14 结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构 Expired - Fee Related CN103072132B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310012364.7A CN103072132B (zh) 2013-01-14 2013-01-14 结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310012364.7A CN103072132B (zh) 2013-01-14 2013-01-14 结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103072132A true CN103072132A (zh) 2013-05-01
CN103072132B CN103072132B (zh) 2015-08-05

Family

ID=48148929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310012364.7A Expired - Fee Related CN103072132B (zh) 2013-01-14 2013-01-14 结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103072132B (zh)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103286777A (zh) * 2013-05-23 2013-09-11 天津大学 一种新型空间三自由度并联机构
CN103358303A (zh) * 2013-06-25 2013-10-23 燕山大学 一种两转动一移动完全解耦并联机构
CN103481278A (zh) * 2013-10-11 2014-01-01 天津理工大学 一种三平动空间并联机器人机构
CN103968207A (zh) * 2014-04-30 2014-08-06 福州大学 一种无奇异完全各向同性空间三维转动并联机构
CN104385264A (zh) * 2014-11-21 2015-03-04 广西智通节能环保科技有限公司 一种多支架双平台机构
CN104439813A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 广西大学 一种大空间多自由度可控机构式焊接机器人
CN104985588A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 上海交通大学 二移动二转动四自由度转动移动完全解耦并联机构
CN104985590A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 上海交通大学 六自由度部分解耦并联机构
CN105945912A (zh) * 2016-05-18 2016-09-21 燕山大学 一种移动并联机构
CN106584429A (zh) * 2016-11-22 2017-04-26 浙江理工大学 一种驱动固定的两转动一移动并联机构
CN107359532A (zh) * 2017-08-30 2017-11-17 国家电网公司 变压器硅胶罐拆卸及更换用具
CN107379522A (zh) * 2017-09-12 2017-11-24 河南科技大学 一种基于平面移动并联机构的3d打印机
CN108858159A (zh) * 2018-09-17 2018-11-23 湖南水利水电职业技术学院 一种部分解耦的二自由度移动并联机构
CN110238829A (zh) * 2019-07-19 2019-09-17 北华航天工业学院 一种变胞并联机器人
CN110238828A (zh) * 2019-07-19 2019-09-17 北华航天工业学院 一种新型变胞并联机器人
CN110238826A (zh) * 2019-07-19 2019-09-17 北华航天工业学院 一种变胞并联机器人机构
CN113843779A (zh) * 2021-10-20 2021-12-28 成都工业学院 一种全方位移动并联机器人
CN114603538A (zh) * 2022-05-16 2022-06-10 西安德普赛科计量设备有限责任公司 一种完全解耦的球面3r转动并联机构
CN115476340A (zh) * 2022-09-19 2022-12-16 燕山大学 一类三独立螺旋运动自由度并联机构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5656905A (en) * 1995-04-03 1997-08-12 Tsai; Lung-Wen Multi-degree-of-freedom mechanisms for machine tools and the like
US20030121351A1 (en) * 2001-05-31 2003-07-03 Clement Gosselin Cartesian parallel manipulators
CN1557609A (zh) * 2004-01-19 2004-12-29 河北工业大学 结构解耦三自由度并联机器人机构
CN1769004A (zh) * 2005-11-23 2006-05-10 天津理工大学 三维平动并联机器人机构
CN101259618A (zh) * 2008-04-08 2008-09-10 浙江理工大学 不含冗余约束的三自由度移动并联机构
CN101518898A (zh) * 2009-04-09 2009-09-02 浙江理工大学 具有两转一移三自由度的并联机构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5656905A (en) * 1995-04-03 1997-08-12 Tsai; Lung-Wen Multi-degree-of-freedom mechanisms for machine tools and the like
US20030121351A1 (en) * 2001-05-31 2003-07-03 Clement Gosselin Cartesian parallel manipulators
CN1557609A (zh) * 2004-01-19 2004-12-29 河北工业大学 结构解耦三自由度并联机器人机构
CN1769004A (zh) * 2005-11-23 2006-05-10 天津理工大学 三维平动并联机器人机构
CN101259618A (zh) * 2008-04-08 2008-09-10 浙江理工大学 不含冗余约束的三自由度移动并联机构
CN101518898A (zh) * 2009-04-09 2009-09-02 浙江理工大学 具有两转一移三自由度的并联机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李秦川: "对称少自由度并联机器人型综合理论及新机型综合", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（博士）信息科技辑》 *

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103286777A (zh) * 2013-05-23 2013-09-11 天津大学 一种新型空间三自由度并联机构
CN103286777B (zh) * 2013-05-23 2015-12-09 天津大学 一种新型空间三自由度并联机构
CN103358303A (zh) * 2013-06-25 2013-10-23 燕山大学 一种两转动一移动完全解耦并联机构
CN103481278A (zh) * 2013-10-11 2014-01-01 天津理工大学 一种三平动空间并联机器人机构
CN103968207B (zh) * 2014-04-30 2016-01-27 福州大学 一种无奇异完全各向同性空间三维转动并联机构
CN103968207A (zh) * 2014-04-30 2014-08-06 福州大学 一种无奇异完全各向同性空间三维转动并联机构
CN104385264A (zh) * 2014-11-21 2015-03-04 广西智通节能环保科技有限公司 一种多支架双平台机构
CN104385264B (zh) * 2014-11-21 2016-04-20 广西智通节能环保科技有限公司 一种多支架双平台机构
CN104439813A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 广西大学 一种大空间多自由度可控机构式焊接机器人
CN104985588B (zh) * 2015-07-02 2017-01-11 上海交通大学 二移动二转动四自由度转动移动完全解耦并联机构
CN104985588A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 上海交通大学 二移动二转动四自由度转动移动完全解耦并联机构
CN104985590A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 上海交通大学 六自由度部分解耦并联机构
CN105945912A (zh) * 2016-05-18 2016-09-21 燕山大学 一种移动并联机构
CN106584429A (zh) * 2016-11-22 2017-04-26 浙江理工大学 一种驱动固定的两转动一移动并联机构
CN106584429B (zh) * 2016-11-22 2023-09-08 浙江理工大学 一种驱动固定的两转动一移动并联机构
CN107359532A (zh) * 2017-08-30 2017-11-17 国家电网公司 变压器硅胶罐拆卸及更换用具
CN107359532B (zh) * 2017-08-30 2023-09-01 国家电网公司 变压器硅胶罐拆卸及更换用具
CN107379522B (zh) * 2017-09-12 2023-08-18 河南科技大学 一种基于平面移动并联机构的3d打印机
CN107379522A (zh) * 2017-09-12 2017-11-24 河南科技大学 一种基于平面移动并联机构的3d打印机
CN108858159A (zh) * 2018-09-17 2018-11-23 湖南水利水电职业技术学院 一种部分解耦的二自由度移动并联机构
CN110238828A (zh) * 2019-07-19 2019-09-17 北华航天工业学院 一种新型变胞并联机器人
CN110238826A (zh) * 2019-07-19 2019-09-17 北华航天工业学院 一种变胞并联机器人机构
CN110238829A (zh) * 2019-07-19 2019-09-17 北华航天工业学院 一种变胞并联机器人
CN113843779A (zh) * 2021-10-20 2021-12-28 成都工业学院 一种全方位移动并联机器人
CN114603538A (zh) * 2022-05-16 2022-06-10 西安德普赛科计量设备有限责任公司 一种完全解耦的球面3r转动并联机构
CN115476340A (zh) * 2022-09-19 2022-12-16 燕山大学 一类三独立螺旋运动自由度并联机构
CN115476340B (zh) * 2022-09-19 2024-04-12 燕山大学 一类三独立螺旋运动自由度并联机构

Also Published As

Publication number Publication date
CN103072132B (zh) 2015-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103072132A (zh) 结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构
CN102699908B (zh) 两自由度移动解耦并联机器人机构
CN102825595B (zh) 输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构
CN201808063U (zh) 六自由度并联机器人装置
CN105215975B (zh) 具有两转一移三自由度的非对称并联机构
CN103203741B (zh) 一种三自由度并联机器人机构
CN108818502B (zh) 具有球面转动自由度的两移动一转动的并联机构
CN105082111A (zh) 一种完全解耦两移动三转动并联机器人机构
CN103381602A (zh) 一种完全解耦的两移一转三自由度空间并联机构
CN104644267B (zh) 混联五自由度微创外科手术机械臂
CN101927491B (zh) 一种完全各向同性三自由度空间并联机器人机构
CN104015186A (zh) 三维平动一维转动的四自由度并联机构
CN102941572A (zh) 一种仅含低副的空间三平动并联机构
CN102303313B (zh) 一种非对称完全各向同性三自由度空间并联机器人机构
CN104526687A (zh) 一种三移一转四自由度解耦并联机构
CN104875190A (zh) 一种两移动三转动完全解耦混联机器人机构
CN105082113A (zh) 一种完全各向同性两移两转并联机器人机构
CN102922515A (zh) 一种可实现运动解耦的两转动一移动并联机构
CN102501243A (zh) 一种一转动两移动解耦并联机器人机构
CN105904441A (zh) 一种两移动两转动四自由度全对称并联机构
CN107932482B (zh) 一种可实现三维转动和两维移动运动的五自由度并联机构
CN103659793B (zh) 单支链含闭环的平移驱动三平动并联机构
CN104552280A (zh) 一种两移两转四自由度解耦并联机构
CN102626921A (zh) 含两自由度平面子链的无汇交轴对称两转一移并联机构
CN102579137A (zh) 一种可实现三维平动一维转动的并联手术机械手

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150805

Termination date: 20180114

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee