CN103522279A - 一种全对称空间三转动自由度并联机构 - Google Patents

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宋轶民
齐杨
孙涛
董罡
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Abstract

本发明公开了一种全对称空间三转动自由度并联机构，它包括静平台，在所述的静平台上方设置有动平台，所述的静平台和动平台通过第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链相连，三条主动支链具有相同结构，每一条主动支链均包括静平台连接杆和动平台连接杆，每一条主动支链的静平台连接杆的下端通过一个静平台转动副与静平台连接，每一条主动支链的动平台连接杆的上端通过一个动平台转动副与动平台连接，每一条主动支链的静平台连接杆的上端与动平台连接杆的下端通过球铰链连接，三个动平台转动副的轴线彼此共面并汇交于一点，三个静平台转动副的轴线相对水平面倾斜相同的角度并汇交于一点。本机构可实现空间高速、大转角三维转动。

Description

一种全对称空间三转动自由度并联机构
技术领域
本发明涉及一种空间三转动自由度并联机构，特别是涉及一种具有全对称结构的可实现高速、大转角且无奇异运动的三维转动作业功能的并联机构。
背景技术
专利CN101590650B所述的空间三转动自由度并联机构由两条“球铰链-移动副-球铰链”和一条轴线相互正交的“转动副-转动副-转动副”组成。由于该机构是由不完全对称的支链组成的，故该机构的运动性能与动力学性能均不具有对称性。专利CN102120299B所述的空间三转动自由度并联机构的支链组成复杂，运动学和控制困难。由于该机构的支链组成复杂，故该机构很难实现高速、大转角且无奇异运动的三维转动。专利CN1189288C所述机构是由三条结构相同的“万向节-移动副-圆柱副”组成的，由于移动副和圆柱副的限制，该类机构无法实现高速转动。除此之外，现有的空间三转动并联机构由于受支链内部运动副工作范围的限制，机构绕三维转轴实现的转角范围均不大，无法满足姿态定位等需要三维转动场合的要求。由于支链的选取和布置方式的作用，现有的空间三转动自由度并联机构在工作空间内均存在奇异运动，控制复杂。
综上所述，现有的空间三转动自由度并联机构的性能均存在不足之处，无法满足工程需求，故亟需设计具有全对称结构的可实现高速、大转角、无奇异运动的空间三转动自由度并联机构。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种具有全对称结构的可实现高速、大转角、无奇异运动的全对称空间三转动自由度并联机构。
本发明一种全对称空间三转动自由度并联机构，它包括静平台，在所述的静平台上方设置有动平台，所述的静平台和动平台通过第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链相连，在初始位形下，动平台中心轴线与静平台中心轴线重合，三条主动支链关于动平台和静平台的中心轴线成120度空间对称分布，且三条主动支链具有相同结构，每一条主动支链均包括静平台连接杆和动平台连接杆，每一条主动支链的静平台连接杆的下端通过一个静平台转动副与静平台连接，每一条主动支链的动平台连接杆的上端通过一个动平台转动副与动平台连接，每一条主动支链的静平台连接杆的上端与动平台连接杆的下端通过球铰链连接，三条主动支链的三个动平台转动副的轴线关于动平台中心轴线成120度空间对称分布，三个动平台转动副的轴线彼此共面并汇交于一点，三条主动支链的三个静平台转动副的轴线关于静平台中心轴线成120度空间对称分布，且三个静平台转动副的轴线相对水平面倾斜相同的角度并汇交于一点，三个动平台转动副轴线的交点与三个静平台转动副轴线的交点重合构成全对称空间三转动自由度并联机构的三维转动中心。
本发明的全对称空间三转动自由度并联机构的有益效果是：机构具有空间全对称结构，运动学性能与动力学性能具有对称性，机构无过约束，结构简单，可实现空间高速、大转角三维转动，其转动空间内无奇异位形存在，便于控制与设计，可应用于机器人肩、腰、腕关节及姿态定位等要求空间三维转动的场合。
附图说明
图1是本发明的一种全对称空间三转动自由度并联机构的结构示意图；
图2是图1中所示的主动支链的结构示意图；
附图标记：第一主动支链 1  第二主动支链 2  第三主动铰链 3  静平台 4动平台 5  静平台转动副 6  球铰链 7  动平台转动副 8  静平台连接杆 9  动平台连接杆 10
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
如附图所示的本发明的一种全对称空间三转动自由度并联机构，由静平台4、第一主动支链1、第二主动支链2、第三主动支链3和动平台5构成。动平台设置在所述的静平台上方。在初始位形下，动平台中心轴线与静平台中心轴线重合，三条主动支链关于动平台和静平台的中心轴线成120度空间对称分布，且三条主动支链具有相同的机械结构，每一条主动支链均包括静平台连接杆9和动平台连接杆10。每一条主动支链的静平台连接杆9的下端通过转动副与静平台4连接，该转动副为静平台转动副6，每一条主动支链的动平台连接杆10的上端通过转动副与动平台5连接，该转动副为动平台转动副8，每一条主动支链的静平台连接杆9的上端与动平台连接杆10的下端通过球铰链7连接。三条主动支链的三个动平台转动副8的轴线关于动平台中心轴线成120度空间对称分布，三个动平台转动副8的轴线彼此共面并汇交于一点，三条主动支链的三个静平台转动副6的轴线关于静平台中心轴线成120度空间对称分布，且三个静平台转动副的轴线相对水平面倾斜相同的角度并汇交于一点，且三个动平台转动副轴线的交点与三个静平台转动副轴线的交点重合，该点为本发明三转动自由度并联机构的三维转动中心O。以静平台转动副为输入驱动，动平台5在主动支链作用下运动，机构的三维转动中心O保持固定，动平台5实现绕三维转动中心O的空间三维转动。
使图示的三转动自由度并联机构的动平台5固定不动，静平台4作为末端运动零件，此时，三条主动支链的动平台转动副8作为输入驱动，则在输入驱动的作用下，静平台4可实现绕三维转动中心O的空间三维转动。
移动副、螺旋副等具有移动运动能力的运动副一般是由丝杆螺母副构成，该类运动副结构复杂，不易实现高速运动。本发明的全对称空间三转动自由度并联机构的运动副完全由转动副和球铰链组成，转动副和球铰链相对移动副、螺旋副及圆柱副等具有更好的高速运行能力。当机构动平台实现空间转动时，支链对动平台提供的转动主要由动平台转动副8和静平台转动副9承担，上述转动副均具有整周回转能力，可支持支链大范围转动，进而使动平台具有大转角转动能力。由于本发明的空间三转动并联机构是由空间全对称布置的三条结构相同的“转动副-球铰链-转动副”支链构成的，当机构在工作空间内运动时，支链之间的空间相对位姿不满足该机构产生奇异运动的条件。故本机构可实现工作空间内高速、大转角且无奇异运动。
以上对本发明的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本发明的实施方式并不局限于上述的具体实施方式。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，做出其他变化或变型，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种全对称空间三转动自由度并联机构，它包括静平台，在所述的静平台上方设置有动平台，其特征在于：所述的静平台和动平台通过第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链相连，在初始位形下，动平台中心轴线与静平台中心轴线重合，三条主动支链关于动平台和静平台的中心轴线成120度空间对称分布，且三条主动支链具有相同结构，每一条主动支链均包括静平台连接杆和动平台连接杆，每一条主动支链的静平台连接杆的下端通过一个静平台转动副与静平台连接，每一条主动支链的动平台连接杆的上端通过一个动平台转动副与动平台连接，每一条主动支链的静平台连接杆的上端与动平台连接杆的下端通过球铰链连接，三条主动支链的三个动平台转动副的轴线关于动平台中心轴线成120度空间对称分布，三个动平台转动副的轴线彼此共面并汇交于一点，三条主动支链的三个静平台转动副的轴线关于静平台中心轴线成120度空间对称分布，且三个静平台转动副的轴线相对水平面倾斜相同的角度并汇交于一点，三个动平台转动副轴线的交点与三个静平台转动副轴线的交点重合构成全对称空间三转动自由度并联机构的三维转动中心。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104308835A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 天津大学 一种面对称型三转动并联机构
CN104308834A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 天津大学 一种对称型三转动并联机构
CN104325456A (zh) * 2014-10-24 2015-02-04 天津大学 一种新型两转动并联机构
CN105291092A (zh) * 2015-11-11 2016-02-03 山东理工大学 含平面副的自调心三转动并联机器人
CN105965484A (zh) * 2016-07-12 2016-09-28 广东衡准测控自动化有限公司 踝关节康复机器人
CN108748089A (zh) * 2018-04-13 2018-11-06 上海大学 一种对称型三旋转自由度的并联机构
WO2019126919A1 (zh) * 2017-12-25 2019-07-04 深圳先进技术研究院 三自由度并联机构
CN112137842A (zh) * 2020-10-23 2020-12-29 中国石油大学(华东) 一种并联三自由度踝关节康复机器人
CN112605977A (zh) * 2020-12-14 2021-04-06 浙江工业大学 一种共旋转中心的腕关节并联机构
CN114145964A (zh) * 2021-12-01 2022-03-08 复旦大学 一种人机相容的双级并联式手腕外骨骼康复机器人

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008104167A2 (de) * 2007-02-28 2008-09-04 Technische Universität Braunschweig Singularitätsbasiertes maschinenprüf- und kalibrierverfahren
CN101590650A (zh) * 2009-07-03 2009-12-02 东华大学 解耦的三转动自由度并联机构
CN101797435A (zh) * 2010-03-17 2010-08-11 上海大学 三自由度球面并联机构仿生眼睛
US7938602B2 (en) * 2006-03-31 2011-05-10 Jtekt Corporation Three degree of freedom parallel mechanism, multi-axis control machine tool using the mechanism and control method for the mechanism
CN102248410A (zh) * 2011-07-08 2011-11-23 常州大学 一种三转动并联操作平台
CN102275161A (zh) * 2011-07-08 2011-12-14 常州大学 一种三转动球面运动机构
CN102275163A (zh) * 2011-07-08 2011-12-14 常州大学 一种球面并联运动机构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7938602B2 (en) * 2006-03-31 2011-05-10 Jtekt Corporation Three degree of freedom parallel mechanism, multi-axis control machine tool using the mechanism and control method for the mechanism
WO2008104167A2 (de) * 2007-02-28 2008-09-04 Technische Universität Braunschweig Singularitätsbasiertes maschinenprüf- und kalibrierverfahren
CN101590650A (zh) * 2009-07-03 2009-12-02 东华大学 解耦的三转动自由度并联机构
CN101797435A (zh) * 2010-03-17 2010-08-11 上海大学 三自由度球面并联机构仿生眼睛
CN102248410A (zh) * 2011-07-08 2011-11-23 常州大学 一种三转动并联操作平台
CN102275161A (zh) * 2011-07-08 2011-12-14 常州大学 一种三转动球面运动机构
CN102275163A (zh) * 2011-07-08 2011-12-14 常州大学 一种球面并联运动机构

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.GOSSELIN: "The agile eye：a high-performance three-degree-of-freedom camera-orienting device", 《IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION》, 31 December 1994 (1994-12-31), pages 781 - 786 *
RAFFALE DI GREGORIO: "Kinematics of the 3-RSR Wrist", 《IEEE TRANSCTIONS ON ROBOTICS》, vol. 20, no. 4, 31 August 2004 (2004-08-31), pages 750 - 754, XP011116044 *
徐正好等: "解耦球面转动并联机构的运动分析与验证", 《机械设计》, vol. 26, no. 8, 31 August 2009 (2009-08-31), pages 47 - 49 *
罗玉峰: "三自由度球面并联机构的型综合", 《南昌大学学报》, vol. 30, no. 2, 28 June 2008 (2008-06-28), pages 150 - 153 *
董罡: "新型三转动并联机构运动学综合与虚拟样机开发", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, no. 3, 15 March 2012 (2012-03-15), pages 029 - 18 *
黄真: "《并联机器人机构学理论及控制》", 31 December 1997, article "球面并联机构的结构分析", pages: 193-195 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104308834A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 天津大学 一种对称型三转动并联机构
CN104325456A (zh) * 2014-10-24 2015-02-04 天津大学 一种新型两转动并联机构
CN104325456B (zh) * 2014-10-24 2016-01-20 天津大学 一种新型两转动并联机构
CN104308835A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 天津大学 一种面对称型三转动并联机构
CN105291092A (zh) * 2015-11-11 2016-02-03 山东理工大学 含平面副的自调心三转动并联机器人
CN105965484A (zh) * 2016-07-12 2016-09-28 广东衡准测控自动化有限公司 踝关节康复机器人
US11203112B2 (en) 2017-12-25 2021-12-21 Shenzhen Institutes Of Advanced Technology Three-degree-of-freedom parallel mechanism
WO2019126919A1 (zh) * 2017-12-25 2019-07-04 深圳先进技术研究院 三自由度并联机构
CN108748089A (zh) * 2018-04-13 2018-11-06 上海大学 一种对称型三旋转自由度的并联机构
CN112137842A (zh) * 2020-10-23 2020-12-29 中国石油大学(华东) 一种并联三自由度踝关节康复机器人
CN112137842B (zh) * 2020-10-23 2023-05-23 中国石油大学(华东) 一种并联三自由度踝关节康复机器人
CN112605977A (zh) * 2020-12-14 2021-04-06 浙江工业大学 一种共旋转中心的腕关节并联机构
CN112605977B (zh) * 2020-12-14 2023-12-12 浙江工业大学 一种共旋转中心的腕关节并联机构
CN114145964A (zh) * 2021-12-01 2022-03-08 复旦大学 一种人机相容的双级并联式手腕外骨骼康复机器人

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