CN105538290A - 一种具有一个移动自由度的对称耦合机构 - Google Patents

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Abstract

一种具有一个移动自由度的对称耦合机构，该机构包括动平台、机架、并联分支机构、耦合分支机构，动平台与机架通过四个相同的并联分支机构和四个相同的耦合分支机构连接，并且完全对称。第一并联分支中的四个轴线互相平行的转动副连接机架与动平台；耦合链通过中间连杆与第二并联分支的第三个转动副相连，并且耦合链的转动副的轴线与第三转动副的轴线互相垂直；第一并联分支的转动副的轴线与第二并联分支的转动副的轴线互相垂直。该机构刚性好、精度高、承载力强、工作空间大、稳定性好、加工装配简单，具有良好的应用前景。

Description

一种具有一个移动自由度的对称耦合机构
技术领域
本发明涉及一种基于截角立方体结构综合出的对称耦合机构，属于机构学应用技术领域。
背景技术
自机器人诞生以来的几十年里，机器人获得了迅速的发展。在串并联联机器人快速发展的同时，人们提出了具有空间耦合机构的机器人的概念。与串并联机器人相比，耦合机构机器人同时兼容有并联机构的高精度、高承载能力和高稳定性、累积误差小、便于实时控制与串联机构工作空间大、控制灵活等优点，具有良好的应用前景。
近年来多环耦合机构逐渐成为新的研究热点之一。究其原因是在实际应用场合中，单种的串联或并联机构往往并不能满足现实中的工作要求。作为新生事物的耦合机构以其自身的特点和应用潜力吸引了大量的机构学者进行研究，随着对耦合机构认识的不断深入和应用的扩展，仍有许多潜在的类型耦合机构有待开发。现有的理论主要集中于串、并联机构和较简单的混联机构，对于多环耦合机构缺乏***的研究。本机构是基于规则多面体结构综合出的一种对称耦合机构。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于截角立方体结构综合的且具有一个移动自由度的对称耦合机构，为国内企业及研究机构提供专利信息和技术支持。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种具有一个移动自由度的对称耦合机构，该机构包括动平台(P)、机架(M)、并联分支机构、耦合分支机构，动平台(P)与机架(M)通过四个相同的并联分支机构和四个相同的耦合分支机构连接，并且完全对称。
第一并联分支机构(1)包括第一转动副(R11)、第二转动副(R12)、第三转动副(R13)、第四转动副(R14)，并且四个转动副的轴线互相平行；第二并联分支机构(2)、第三并联分支机构(3)、第四并联分支机构(4)与第一并联分支机构(1)组成结构相同。
第二并联分支机构(2)包括第五转动副(R21)、第六转动副(R22)、第七转动副(R23)、第八转动副(R24)。
耦合分支机构由第一耦合链转动副(RO1)、第二耦合链转动副(RO2)、第三耦合链转动副(RO3)组成，耦合分支机构共有四组，各组分支机构设置相邻的在并联分支之间，各耦合分支机构的轴线互相平行。
第一并联分支中的第一转动副(R11)与机架(M)连接，第四转动副(R14)与动平台(P)连接，第一转动副(R11)与第四转动副(R14)之间通过第二转动副(R12)和第三转动副(R13)连接，其中第二转动副(R12)的轴线与第三转动副(R13)的轴线共面。
第一并联分支机构(1)的第二转动副(R12)、第三转动副(R13)与耦合分支机构的第一耦合链转动副(RO1)通过并联分支机构中间的T型连杆相连接，且它们的轴线互相垂直。
第二并联分支机构(1)的第六转动副(R22)、第七转动副(R23)与第三个耦合链转动副(RO3)通过并联分支机构中间的T型连杆相连接，并且它们的轴线互相垂直。
第一并联分支机构(1)的转动副轴线与第二并联分支机构(2)的转动副轴线互相垂直；第二分支机构(2)、第三分支机构(3)、第四分支机构(4)与第一分支机构(1)之间相邻分支的转动副轴线互相垂直。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、该机构分支结构简单，加工装配简单。
2、该机构刚性好、精度高、承载力强、工作空间大、稳定性好，已广泛的应用于仿生机器人和航空航天等领域。
附图说明
图1为本发明的结构简图。
图2为基于截角立方体结构综合出的具有一个移动自由度的对称耦合机构示意图。
图中：P、动平台，M、机架，R11、第一转动副，R12、第二转动副，R13、第三转动副，R14、第四转动副，RO1、第一耦合链转动副，RO2、第二耦合链转动副，RO3、第三耦合链转动副轴，R21、第五转动副，R22、第六转动副，R23、第七转动副，R24、第八转动副。
具体实施方式
如图1所示，基于截角立方体结构综合出的对称耦合机构，该机构包括动平台(P)、机架(M)、并联分支机构、耦合分支机构，动平台与机架通过四个并联分支和四个耦合分支机构连接，并且完全对称。
第一并联分支包括第一转动副(R11)、第二转动副(R12)、第三转动副(R13)、第四转动副(R14)，并且四个转动副的轴线互相平行；第二分支机构、第三分支机构、第四分支机构与第一分支组成相同；
第一耦合链由第一耦合链转动副(RO1)、第二耦合链转动副(RO2)、第三耦合链转动副(RO3)组成，并且它们的轴线互相平行；
第一并联分支的第二转动副与耦合链的第一转动副通过并联分支的中间连杆的T型杆相连接，且它们的轴线互相垂直；
第三个耦合链的转动副与第二并联分支第三个转动副相连接，并且它们的轴线互相垂直；
第一并联分支的转动副的轴线与第二并联分支的转动副的轴线互相垂直；同理可知第二分支、第三分支、第四分支与第一分支之间相邻分支的转动副轴线互相垂直。
具体而言，其中第一并联分支中的第一转动副(R11)与机架(M)连接，第四转动副(R14)与动平台P连接，第一转动副(R11)与第四转动副(R14)之间通过第二转动副(R12)和第三转动副(R13)连接，其中第二转动副(R12)的轴线与第三转动副(R13)的轴线共面；
由于各分支完全对称，则其余的分支结构与第一分支相同。

Claims (1)

1.一种具有一个移动自由度的对称耦合机构，其特征在于：该机构包括动平台(P)、机架(M)、并联分支机构、耦合分支机构，动平台(P)与机架(M)通过四个相同的并联分支机构和四个相同的耦合分支机构连接，并且完全对称；
第一并联分支机构(1)包括第一转动副(R11)、第二转动副(R12)、第三转动副(R13)、第四转动副(R14)，并且四个转动副的轴线互相平行；第二并联分支机构(2)、第三并联分支机构(3)、第四并联分支机构(4)与第一并联分支机构(1)组成结构相同；
第二并联分支机构(2)包括第五转动副(R21)、第六转动副(R22)、第七转动副(R23)、第八转动副(R24)；
耦合分支机构由第一耦合链转动副(RO1)、第二耦合链转动副(RO2)、第三耦合链转动副(RO3)组成，耦合分支机构共有四组，各组分支机构设置相邻的在并联分支之间，各耦合分支机构的轴线互相平行；
第一并联分支中的第一转动副(R11)与机架(M)连接，第四转动副(R14)与动平台(P)连接，第一转动副(R11)与第四转动副(R14)之间通过第二转动副(R12)和第三转动副(R13)连接，其中第二转动副(R12)的轴线与第三转动副(R13)的轴线共面；
第一并联分支机构(1)的第二转动副(R12)、第三转动副(R13)与耦合分支机构的第一耦合链转动副(RO1)通过并联分支机构中间的T型连杆相连接，且它们的轴线互相垂直；
第二并联分支机构(1)的第六转动副(R22)、第七转动副(R23)与第三个耦合链转动副(RO3)通过并联分支机构中间的T型连杆相连接，并且它们的轴线互相垂直；
第一并联分支机构(1)的转动副轴线与第二并联分支机构(2)的转动副轴线互相垂直；第二分支机构(2)、第三分支机构(3)、第四分支机构(4)与第一分支机构(1)之间相邻分支的转动副轴线互相垂直。
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