CN104626117A - 一种2t&(1t1r)四自由度解耦混联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。其主要包括一个串联2T支链和连接在支链上的两分支并联机构(1T1R)。2T支链是由两个相互垂直的移动副和连接他们的底平台组成；底平台为长方形结构其上方两对边布置有垂直于底平台方形导轨，其下方另两对边布置有平行于底平台的滑槽；两分支并联机构由中间平台、动平台、以及连接中间平台和动平台的两个分支组成；分支一是由三个轴线相互平行的转动副和一个连接动平台的转动副以及连接运动副的三个连杆组成；分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个连接动平台的转动副以及连接它们的连杆组成。本发明能够实现平行于底平台及垂直于底平台的三维移和绕动平台上转动副轴线的一个转功能、结构简单稳定、移动操作空间大、运动解耦，易于控制。
Description
所属技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。
背景技术
单一的串联机器人或并联机器人在机构构型、运动性能等方面存在机器人机构体积大、机构灵活工作空间小、灵活性差等问题，不能完全满足一定工作空间的动作。因此，采用将串联和并联有机结合起来的混联机器人构型，充分发挥串、并联结构各自的优点，使其达到小巧轻便、高的灵活度以及提高机器人的性能，将更具有使用价值，也是未来机器人机构发展的新方向。
目前，国内外制造业中，已设计并成功应用多种混联机器人，例如瑞典Neos Robotic公司生产的5自由度Tricept系列机器人及德国DS-Technology公司生产的5自由度Exechon机器人美国Adept Technology公司生产的5自由度Adept Quattro机器人。但是，混联机器人耦合性的存在使得机构在机构设计、计算分析和运动控制等方面存在着诸多问题。因此，为简化混联机器人的控制过程，提高混联机构的解耦性已经成为机构学研究领域的热点问题。
我国不少机构学者已设计出诸多四、五、六自由度新型混联机器人机构，并申请了相关专利，如中国专利：CN 1462669，CN 101049692，CN 102672709A，CN104057442A，CN103433918A，CN203427028U。目前对于四、五自由度并联机器人机构解耦性研究则相对较少。中国专利CN 102896628A，CN 103624778 A分别提出一种四自由度解耦并联机器人机构上述发明机构虽然机构动平台能实现四自由度运动，但是能实现解耦的混联机构十分稀少，大部分混联机构的解耦性并没有很好解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、易于控制、运动解耦的三移一转四自由度混联机构。其主要包括一个串联2T支链和连接在支链上的两分支并联机构(1T1R)。2T支链是由两个相互垂直的移动副和连接他们的底平台组成；底平台为长方形结构其上方两对边布置有垂直于底平台方形导轨，其下方另两对边布置有平行于底平台的滑槽；两分支并联机构由中间平台、动平台、以及连接中间平台和动平台的两个分支组成；分支一是由三个轴线相互平行的转动副和一个连接动平台的转动副以及连接运动副的三个连杆组成；分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个连接动平台的转动副以及连接它们的连杆组成。
底平台为长方形结构其上方两对边布置有垂直于底平台方形导轨，其下方另两对边布置有平行于底平台的滑槽。固定导轨通过移动副与底平台下方的滑槽连接，底平台上端的方型导轨通过移动副与中间平台连接；分支一中第一个连杆的一端通过转动副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆连接，第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，其中前三个转动副轴线相互平行且垂直于中间平台，与动平台连接的转动副垂直于前三个转动副轴线；分支二中第一个连杆一端通过中心线平行于中间平台的移动副与中间平台连接，第一个连杆另一端通过移动副与第二个连杆连接其中心线垂直于第一个移动副且垂直于中间平面，连杆的另一端通过转动副与动平台连接其转动轴线平行于中间平面。
上述分支中，串联2T支链中，与固定导轨连接的移动副为输入运动副，在移动副的驱动下底平台及并联机构将发生移动。与底平台方形导轨连接的移动副为输入运动副，在移动副的驱动下，并联机构将发生上下移动；上述分支一中与动平台连接转副为主动驱动，并带动混联机构末端发生转动；上述分支二中与中间平台连接的移动副为主动驱动分支二中第一个连杆在移动副的驱动下发生移动，并带动第二连杆发生移动，第二连杆的移动带动动平台发生移动；且这三个方向的三个移动和一个转动运动是解耦的，互不干涉。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单稳定，运动副都是低副，装配简单，可以降低制造成本；
2、实现了空间三个移动自由度和一个转动自由度解耦；
3、具有较大的运动空间尤其是沿水平方向的两维移动。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
图2整体示意结构简图。
具体实施方式
在图2所示的一种三移一转四自由度解耦空间混联机构示意图中，固定导轨1通过移动副13与底平台2连接。底平台2上的方形导轨3通过移动副4与中间平台5连接；分支一中连杆7的一端通过转动副6与中间平台5连接，连杆7的另一端通过转动副8与第二个连杆9连接。连杆9另一端通过转动副10与第三个连杆11连接。连杆11另一端通过转动副12与动平台20连接；分支二中第一连杆16的一端通过移动副15与中间平台连接，第一连杆16的另一端通过移动副17与第二个连杆18连接，第二个连杆18另一端通过转动副19与上平台20连接。
移动副13中心线平行于底平面，移动副4的中心线垂直于底平面，移动副2、13中心线相互垂直。分支一中的转动副6、8、10轴线相互平行，平行于移动副4的中心线且垂直于中间平台5移动副13的中心线，与动平台连接的转动副12轴线平行于中间平台5，垂直于转动副6、8、10轴线；分支二中与中间平台连接的移动副15中心线平行于中间平面，移动副17的中心线垂直于移动副15中心线且垂直于中间平面5，平行于运动副6、8、10的轴线。转动副19轴线平行分支一中的转动副12轴线共轴；平行于移动副15中心线及中间平面5，垂直于移动副13中心线。
Claims (3)
1.一种2T&(1T1R)四自由度解耦混联机构其主要包括一个串联2T支链和连接在支链上的两分支并联机构(1T1R)。两分支并联机构由中间平台、动平台、以及连接中间平台和动平台的两个分支组成。其特征在于：2T支链是由两个相互垂直的移动副和连接他们的底平台组成；底平台为长方形结构其上方两对边布置有垂直于底平台方形导轨，其下方另两对边布置有平行于底平台的滑槽。固定导轨通过移动副与底平台下方的滑槽连接，底平台上端的方型导轨通过移动副与中间平台连接。分支一中，第一个连杆的一端通过转动副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆连接，第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，其中与中间平台相连的三个转动副轴线相互平行且垂直于中间平台，与动平台连接的转动副垂直于前三个转动副轴线；分支二中，第一个连杆一端通过中心线平行于中间平台的移动副与中间平台连接，第一个连杆另一端通过移动副与第二个连杆连接其中心线垂直于第一个移动副且垂直于中间平面，连杆的另一端通过转动副与动平台连接其转动轴线平行于中间平台。
2.根据权利要求1所述的一种三移一转四自由度解耦混联机构，其特征在于：上述串联2T支链中的两个移动副分别为两个主动驱动；上述分支一中与动平台连接转副为主动驱动；上述分支二中与中间平台连接的移动副为主动驱动。
3.根据权利要求1所述的一种三移一转四自由度解耦混联机构，其特征在于：上述分支一中第三个连杆两端的转动副可以用万向铰代替。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201510032626.5A CN104626117A (zh) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 一种2t&(1t1r)四自由度解耦混联机构 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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| CN104626117A true CN104626117A (zh) | 2015-05-20 |
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Family Applications (1)
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| CN201510032626.5A Pending CN104626117A (zh) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 一种2t&(1t1r)四自由度解耦混联机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104626117A (zh) |
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2015
- 2015-01-20 CN CN201510032626.5A patent/CN104626117A/zh active Pending
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