CN105500347A - 一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构 - Google Patents

一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构 Download PDF

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Abstract

一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构，其包括基座、动平台以及连接它们的三个结构相同的分支，分支中的下连杆的一端通过转动副与基座连接,其另一端通过下万向铰与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过上万向铰与动平台连接。第一、三分支与基座相连的两个转动副轴线平行；第一、三分支与动平台相连的两个上万向铰外侧转动副轴线平行，第二分支与基座相连的转动副轴线垂直于第一、三分支与基座相连的转动副轴线；第二分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线。本发明可以使机构各分支处于不同构件上的转动副自然平行，实现稳定的三平动运动，在运动过程中不会出现机构演化。

Description

一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构
技术领域
本发明涉及一种并联机构，特别是一种三自由度并联机构。
背景技术
三平动机构以其特殊的运动特性一直是机构学的研究热点。其中不乏一些著名的三平动机构。1988年，R.Clavel提出了Delta并联机构，是一种3自由度纯平动机构，其速度快，定位精确。Tsai在1996年提出了一种对称3-UPU平动机构(TsaiLW.KinematicsofAThree-DofPlatformwithThreeExtensibleLimbs[M]//RecentAdvancesinRobotKinematics.SpringerNetherlands,1996:401-410)。针对3-RUU并联机构，Tsai在美国专利5656905中提出了一种3-RUU并联机构，其中提出的3-RUU机构保持平动的条件是每个RUU分支中与基座相连的转动副和与上平台相连的外侧转动副要保持平行，该机构中与基座相连的转动副均平行于基座对边，与上平台相连的外侧转动副平行于上平台对边。这种布置下，处于不同构件上的转动副保持平行是非常困难的。当对应的转动副不平行时，机构并不具备稳定的三平动特性。该机构在运动过程中实际上是一个变自由度机构。
国内一些学者也提出了3-RUU机构，公开号为CN201420614274.5的中国专利提出了3-RUU型并联机构髋关节试验机,公开号为CN201410371262.9的中国专利提出了一种可精密三维移动的Delta结构并联机械手，包括基于3-RUU的运动链。但这些3-RUU机构并不具有三平动运动特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构。该机构通过运动副的特殊布置实现处于不同构件上的转动副的自然平行，保证了机构稳定三平动的运动特性。
本发明的技术方案如下：
本发明主要包括基座、动平台以及连接基座与动平台的三个结构相同的分支，所述的三个结构相同的分支有两种不同的连接方式。
第一种方式：分支由下连杆和上连杆组成，下连杆的一端通过转动副与基座连接,该下连杆的另一端通过下万向铰与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过上万向铰与动平台连接。上万向铰中与动平台连接的转动副和下万向铰中与下连杆连接的转动副均为外侧转动副，上、下万向铰与上连杆连接的转动副均为内侧转动副，每个万向铰中，外侧转动副轴线与内侧转动副轴线垂直。第一、三分支与基座相连的两个转动副轴线平行；第一、三分支与动平台相连的两个上万向铰外侧转动副轴线平行。第二分支与基座相连的转动副轴线垂直于第一、三分支与基座相连的转动副轴线；第二分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线。三个分支中，与基座相连的转动副轴线均平行于基座平面，与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线均平行于动平台平面。各分支中，转动副轴线与下连杆轴线垂直，并且与下万向铰外侧转动副轴线平行，下万向铰内侧转动副轴线与上连杆轴线垂直，并且与上万向铰内侧转动副轴线平行。
第二种方式：分支由下连杆和上连杆组成，下连杆的一端通过下万向铰与基座连接,该下连杆的另一端通过转动副与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过上万向铰与动平台连接。上、下万向铰中与基座或动平台相连的转动副为外侧转动副，与下连杆或上连杆相连的转动副为内侧转动副。第一、三分支与基座相连的两个下万向铰外侧转动副轴线平行；第一、三分支与动平台相连的两个上万向铰外侧转动副轴线平行。第二分支与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支中与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线；第二分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线。三个分支中，与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线均平行于基座平面，与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线均平行于动平台平面。各分支中，下万向铰内侧转动副轴线与下连杆轴线垂直，并且与转动副轴线平行，转动副轴线与上连杆轴线垂直，并且与上万向铰内侧转动副轴线平行。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
转动副的布置方式可以使机构实现处于不同构件上的转动副的自然平行，满足实现三平动的几何条件，机构实现稳定的三平动运动，在机构运动过程中不会出现机构演化。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体示意简图。
图2是本发明实施例2的立体示意简图。
图中：1—基座，2—动平台，3—第一分支，4—第二分支，5—第三分支，6—下连杆，7—下万向铰，8—上连杆，9—上万向铰。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的可实现稳定纯平动的三自由度并联机构示意图中，下连杆6的一端通过转动副R1与基座1连接,该下连杆的另一端通过下万向铰7与上连杆8的一端连接，该上连杆的另一端通过上万向铰9与动平台2连接。上万向铰中与动平台连接的转动副R5和下万向铰中与下连杆连接的转动副R2均为外侧转动副，上、下万向铰与上连杆连接的转动副R3、R4均为内侧转动副，每个万向铰中，外侧转动副轴线与内侧转动副轴线垂直。第一分支3和第三分支5与基座相连的两个转动副R1轴线平行；第一、三分支与动平台相连的两个上万向铰外侧转动副轴线平行。第二分支与基座相连的转动副轴线垂直于第一、三分支与基座相连的转动副轴线；第二分支4与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线。三个分支中，与基座相连的转动副轴线均平行于基座平面，与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线均平行于动平台平面。各分支中，转动副轴线与下连杆轴线垂直，并且与下万向铰外侧转动副轴线平行，下万向铰内侧转动副轴线与上连杆轴线垂直，并且与上万向铰内侧转动副轴线平行。
实施例2
如图2所示，下连杆6的一端通过下万向铰7与基座1连接,该下连杆的另一端通过转动副R3与上连杆8的一端连接，该上连杆的另一端通过上万向铰9与动平台2连接。上、下万向铰中与基座或动平台相连的转动副R1、R5为外侧转动副，与下连杆或上连杆相连的转动副R3、R4为内侧转动副。第一分支3和第三分支5与基座相连的两个下万向铰外侧转动副R1轴线平行；第一、三分支与动平台相连的两个上万向铰外侧转动副R5轴线平行。第二分支4与基座相连的下万向铰外侧转动副R1轴线垂直于第一、三分支中与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线；第二分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线。三个分支中，与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线均平行于基座平面，与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线均平行于动平台平面。各分支中，下万向铰内侧转动副轴线与下连杆轴线垂直，并且与转动副轴线平行，转动副轴线与上连杆轴线垂直，并且与上万向铰内侧转动副轴线平行。

Claims (2)

1.一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构，它包括基座、动平台以及连接基座与动平台的三个结构相同的分支，其特征在于：所述分支由下连杆和上连杆组成，下连杆的一端通过转动副与基座连接,该下连杆的另一端通过下万向铰与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过上万向铰与动平台连接；上万向铰中与动平台连接的转动副和下万向铰中与下连杆连接的转动副均为外侧转动副，上、下万向铰与上连杆连接的转动副均为内侧转动副，每个万向铰中，外侧转动副轴线与内侧转动副轴线垂直；第一、三分支与基座相连的两个转动副轴线平行；第一、三分支与动平台相连的两个上万向铰外侧转动副轴线平行；第二分支与基座相连的转动副轴线垂直于第一、三分支与基座相连的转动副轴线；第二分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线；三个分支中，与基座相连的转动副轴线均平行于基座平面，与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线均平行于动平台平面；各分支中，转动副轴线与下连杆轴线垂直，并且与下万向铰外侧转动副轴线平行，下万向铰内侧转动副轴线与上连杆轴线垂直，并且与上万向铰内侧转动副轴线平行。
2.一种可实现稳定纯平动的三自由度并联机构，它包括基座、动平台以及连接基座与动平台的三个结构相同的分支，其特征在于：所述分支由下连杆和上连杆组成，下连杆的一端通过下万向铰与基座连接,该下连杆的另一端通过转动副与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过上万向铰与动平台连接；上、下万向铰中与基座或动平台相连的转动副为外侧转动副，与下连杆或上连杆相连的转动副为内侧转动副；第一、三分支与基座相连的两个下万向铰外侧转动副轴线平行；第一、三分支与动平台相连的两个上万向铰外侧转动副轴线平行；第二分支与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支中与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线；第二分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线垂直于第一、三分支与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线；三个分支中，与基座相连的下万向铰外侧转动副轴线均平行于基座平面，与动平台相连的上万向铰外侧转动副轴线均平行于动平台平面；各分支中，下万向铰内侧转动副轴线与下连杆轴线垂直，并且与转动副轴线平行，转动副轴线与上连杆轴线垂直，并且与上万向铰内侧转动副轴线平行。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105818116A (zh) * 2016-05-25 2016-08-03 唐姗姗 用于模拟仿真的二、三、四、六自由度运动平台
CN105856197A (zh) * 2016-05-20 2016-08-17 燕山大学 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构
CN106041893A (zh) * 2016-07-18 2016-10-26 燕山大学 一种存在多连续转轴的对称两转一移并联机构
CN107618023A (zh) * 2017-09-26 2018-01-23 上海大学 一种轻型三自由度平移运动并联机构
CN107825402A (zh) * 2017-12-08 2018-03-23 山东科技大学 一种三自由度高速搬运机械手
CN107855791A (zh) * 2017-11-16 2018-03-30 中国矿业大学 一种多并联柔索式光学镜面加工装置
CN109531543A (zh) * 2018-12-21 2019-03-29 清华大学 具有双动平台结构的四自由度并联机器人
CN111496766A (zh) * 2020-04-28 2020-08-07 清华大学 一种基于电动缸的三自由度并联机构
WO2022147957A1 (zh) * 2021-01-10 2022-07-14 于江涛 一种三自由度解耦并联平动机构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6997669B2 (en) * 2002-11-12 2006-02-14 UNIVERSITé LAVAL Parallel manipulators with four degrees of freedom
CN1769005A (zh) * 2005-11-23 2006-05-10 天津理工大学 大工作空间三维移动并联机器人机构
CN101704244A (zh) * 2009-11-19 2010-05-12 天津理工大学 2-rrt&rrs三自由度空间并联机器人机构
CN102248532A (zh) * 2011-06-13 2011-11-23 天津理工大学 一种空间三自由度并联机器人机构
CN102632394A (zh) * 2012-04-18 2012-08-15 浙江理工大学 具有两条垂直相交转轴的三自由度并联机构
CN104029195A (zh) * 2014-05-21 2014-09-10 燕山大学 一种两转动一移动过约束并联机构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6997669B2 (en) * 2002-11-12 2006-02-14 UNIVERSITé LAVAL Parallel manipulators with four degrees of freedom
CN1769005A (zh) * 2005-11-23 2006-05-10 天津理工大学 大工作空间三维移动并联机器人机构
CN101704244A (zh) * 2009-11-19 2010-05-12 天津理工大学 2-rrt&rrs三自由度空间并联机器人机构
CN102248532A (zh) * 2011-06-13 2011-11-23 天津理工大学 一种空间三自由度并联机器人机构
CN102632394A (zh) * 2012-04-18 2012-08-15 浙江理工大学 具有两条垂直相交转轴的三自由度并联机构
CN104029195A (zh) * 2014-05-21 2014-09-10 燕山大学 一种两转动一移动过约束并联机构

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙涛等: "3-RUU机构雅可比矩阵与奇异性分析", 《机械设计与研究》 *
张威等: "3-RTT并联机器人位置分析", 《天津理工学院学报》 *
李贯成: "运动副配置对并联机器人工作空间影响的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *
王洁羽: "基于4R连杆机构与URU支链并联机构的多模式移动机器人的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105856197A (zh) * 2016-05-20 2016-08-17 燕山大学 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构
CN105856197B (zh) * 2016-05-20 2018-12-28 燕山大学 无不期望转动的纯平动3-upu并联机构
CN105818116A (zh) * 2016-05-25 2016-08-03 唐姗姗 用于模拟仿真的二、三、四、六自由度运动平台
CN106041893A (zh) * 2016-07-18 2016-10-26 燕山大学 一种存在多连续转轴的对称两转一移并联机构
CN107618023A (zh) * 2017-09-26 2018-01-23 上海大学 一种轻型三自由度平移运动并联机构
CN107855791A (zh) * 2017-11-16 2018-03-30 中国矿业大学 一种多并联柔索式光学镜面加工装置
CN107825402A (zh) * 2017-12-08 2018-03-23 山东科技大学 一种三自由度高速搬运机械手
CN109531543A (zh) * 2018-12-21 2019-03-29 清华大学 具有双动平台结构的四自由度并联机器人
CN111496766A (zh) * 2020-04-28 2020-08-07 清华大学 一种基于电动缸的三自由度并联机构
CN111496766B (zh) * 2020-04-28 2021-07-27 清华大学 一种基于电动缸的三自由度并联机构
WO2022147957A1 (zh) * 2021-01-10 2022-07-14 于江涛 一种三自由度解耦并联平动机构

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