CN105599002A - 四支链两转动并联机器人关节 - Google Patents
四支链两转动并联机器人关节 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105599002A CN105599002A CN201610171367.9A CN201610171367A CN105599002A CN 105599002 A CN105599002 A CN 105599002A CN 201610171367 A CN201610171367 A CN 201610171367A CN 105599002 A CN105599002 A CN 105599002A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slide block
- connecting rod
- guide rail
- upper connecting
- branched chain
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
- B25J17/0275—Universal joints, e.g. Hooke, Cardan, ball joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
- B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
Abstract
一种四支链两转动并联机器人关节,主要包括定平台、动平台、环形导轨,连接动、定平台的四条运动支链。每条运动支链均由下连杆、滑块和上连杆组成,下连杆与定平台通过转动副或球面副连接,下连杆与滑块通过转动副或球面副连接,滑块与上连杆通过转动副或球面副连接,上连杆与动平台通过转动副或球面副连接;四条运动支链中的滑块均与环形导轨通过移动副连接,滑块只能沿环形导轨做圆周滑动,环形导轨为圆环形。本发明可实现动平台相对定平台做球面两自由度转动,且具有体积小、刚度大、精度高、转动工作空间大等优点,可广泛应用于机器人领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人关节,特别涉及一种四支链两转动并联机器人关节。
技术背景
并联机构无累积误差,精度较高,驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置,这样运动部分重量轻、动态响应好、结构紧凑、刚度高、承载能力大,完全对称的并联机构还具有较好的各向同性。但并联机构的工作空间普遍较小,严重制约了并联机构在工业和机器人等领域的应用,因此研究具有大工作空间的并联机构,成为了并联机构领域一个重要的内容。
并联机构的自由度可分为移动自由度和转动自由度,其中移动工作空间可通过增大机构尺寸的办法增大,然而转动空间却不随机构尺寸的增大而增加。国外对大工作空间转动类并联机构研究较早,美国专利US4651589提出了一种大工作空间三自由度并联机构,并成功应用于雷达追踪设备,美国专利US4686866公开了一种大工作空间两转动并联机构,并成功应用于工业喷涂机器人腕关节中,美国专利US7478576B2公开了一种三支链大工作空间两转动并联机构,并将其应用于机器人腕关节中。美国专利US6658962B1公开了一种四支链大工作空间两转动并联机构,并将其应用于仿生机器人肩关节中。国内对具有大转动工作空间并联机构研究成果较少,其中发明专利CN103217986A和发明专利CN103433916A对大工作空间两转动并联机构进行了研究,并取得了一些成果。但上述大转动工作空间的并联机构都属于非球面转动并联机构,机构的转动中心不唯一,使得动平台在转动过程中会产生附加的移动,这一性质严重限制了这类机构在机器人特别是仿生机器人领域的应用。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种四支链两转动并联机器人关节,可实现动平台相对定平台做球面两自由度转动,且该关节具有体积小、刚度大、转动工作空间大等优点,可广泛应用于机器人特别是仿生机器人等领域。
本发明的技术方案具体如下:
本发明主要包括定平台、动平台、环形导轨,连接动、定平台的四条运动支链,其有三种连接方式:
第一种连接方式:四条运动支链结构相同,每条运动支链均由下连杆、滑块和上连杆组成,下连杆一端与定平台通过转动副连接,下连杆另一端与滑块通过球面副连接,上连杆一端与动平台通过转动副连接,上连杆另一端与滑块通过转动副连接;四条运动支链中的所有转动副的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心;每条运动支链中的滑块均与环形导轨通过移动副连接,滑块只能沿环形导轨做圆周滑动,环形导轨为圆环形,其中心轴线过所述点O。
第二种连接方式:四条运动支链结构相同,每条运动支链均由下连杆、滑块和上连杆组成,下连杆一端与定平台通过转动副连接,下连杆另一端与滑块通过转动副连接,上连杆一端与动平台通过转动副连接,上连杆另一端与滑块通过球面副连接;四条运动支链中的所有转动副的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心;每条运动支链中的滑块均与环形导轨通过移动副连接,滑块只能沿环形导轨做圆周滑动,环形导轨为圆环形,其中心轴线过所述点O。
第三种连接方式:四条运动支链结构相同,每条运动支链均由下连杆、滑块和上连杆组成,下连杆一端与定平台通过转动副连接,下连杆另一端与滑块通过球面副连接,上连杆一端与动平台通过转动副连接,上连杆另一端与滑块通过球面副连接;四条运动支链中的所有转动副的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心;每条运动支链中的滑块均与环形导轨通过移动副连接,滑块只能沿环形导轨做圆周滑动,环形导轨为圆环形,其中心轴线过所述点O。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
(1)动平台相对定平台具有球面两转动自由度,且转动中心唯一;(2)动平台相对定平台转动工作空间大,转动角度可达±90度;(3)关节体积小,刚度大;(4)关节的四条运动支链之间相互耦合,大大提高了关节的受力性能。
附图说明
图1是本发明实施例1立体结构示意简图.
图2是本发明实施例1偏转状态立体结构示意简图.
图3是本发明实施例2立体结构示意简图.
图4是本发明实施例2偏转状态立体结构示意简图.
图5是本发明实施例3立体结构示意简图.
图6是本发明实施例3偏转状态立体结构示意简图.
图中:1.定平台,2.动平台,(A3,B3,C3,D3).下连杆,(A4,B4,C4,D4).滑块,(A5,B5,C5,D5).上连杆,6.环形导轨。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,在所有实施例中,所述Rij表示一个转动副,Sij表示一个球面副,Pij表示一个移动副,其中i,j为自然数。
实施例1
如图1、图2所示是本发明公开的第1个实施例,一种四支链两转动并联机器人关节,主要包括定平台1、动平台2、环形导轨6,连接动、定平台的四条运动支链。四条运动支链结构相同,其中第一运动支链由下连杆A3、滑块A4和上连杆A5组成,下连杆A3一端与定平台1之间通过转动副R11连接,下连杆A3另一端与滑块A4通过球面副S12连接;上连杆A5一端与滑块A4通过转动副R13连接,上连杆A5另一端与动平台2之间通过转动副R14连接。第二运动支链由下连杆B3、滑块B4和上连杆B5组成,下连杆B3一端与定平台1之间通过转动副R21连接,下连杆B3另一端与滑块B4通过球面副S22连接;上连杆B5一端与滑块B4通过转动副R23连接,上连杆B5另一端与动平台2之间通过转动副R24连接。第三运动支链由下连杆C3、滑块C4和上连杆C5组成,下连杆C3一端与定平台1之间通过转动副R31连接,下连杆C3另一端与滑块C4通过球面副S32连接;上连杆C5一端与滑块C4通过转动副R33连接,上连杆C5另一端与动平台2之间通过转动副R34连接。第四运动支链由下连杆D3、滑块D4和上连杆D5组成,下连杆D3一端与定平台1之间通过转动副R41连接,下连杆D3另一端与滑块D4通过球面副S42连接;上连杆D5一端与滑块D4通过转动副R43连接,上连杆D5另一端与动平台2之间通过转动副R44连接。
第一运动支链中滑块A4与环形导轨6通过移动副P15连接,滑块A4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第二运动支链中滑块B4与环形导轨6通过移动副P25连接,滑块B4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第三运动支链中滑块C4与环形导轨6通过移动副P35连接,滑块C4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第四运动支链中滑块D4与环形导轨6通过移动副P45连接,滑块D4只能沿环形导轨6做圆周滑动。
所述转动副R11、转动副R13、转动副R14、转动副R21、转动副R23、转动副R24、转动副R31、转动副R33、转动副R34、转动副R41、转动副R43、转动副R44的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心。所述环形导轨6为圆环形,其中心轴线过所述点O。
实施例2
如图3、图4所示是本发明公开的第2个实施例,一种四支链两转动并联机器人关节,主要包括定平台1、动平台2、环形导轨6,连接动、定平台的四条运动支链。四条运动支链结构相同,其中第一运动支链由下连杆A3、滑块A4和上连杆A5组成,下连杆A3一端与定平台1之间通过转动副R11连接,下连杆A3另一端与滑块A4通过转动副R12连接;上连杆A5一端与滑块A4通过球面副S13连接,上连杆A5另一端与动平台2之间通过转动副R14连接。第二运动支链由下连杆B3、滑块B4和上连杆B5组成,下连杆B3一端与定平台1之间通过转动副R21连接,下连杆B3另一端与滑块B4通过转动副R22连接;上连杆B5一端与滑块B4通过球面副S23连接,上连杆B5另一端与动平台2之间通过转动副R24连接。第三运动支链由下连杆C3、滑块C4和上连杆C5组成,下连杆C3一端与定平台1之间通过转动副R31连接,下连杆C3另一端与滑块C4通过转动副R32连接;上连杆C5一端与滑块C4通过球面副S33连接,上连杆C5另一端与动平台2之间通过转动副R34连接。第四运动支链由下连杆D3、滑块D4和上连杆D5组成,下连杆D3一端与定平台1之间通过转动副R41连接,下连杆D3另一端与滑块D4通过转动副R42连接;上连杆D5一端与滑块D4通过球面副S43连接,上连杆D5另一端与动平台2之间通过转动副R44连接。
第一运动支链中滑块A4与环形导轨6通过移动副P15连接,滑块A4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第二运动支链中滑块B4与环形导轨6通过移动副P25连接,滑块B4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第三运动支链中滑块C4与环形导轨6通过移动副P35连接,滑块C4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第四运动支链中滑块D4与环形导轨6通过移动副P45连接,滑块D4只能沿环形导轨6做圆周滑动。
所述转动副R11、转动副R12、转动副R14、转动副R21、转动副R22、转动副R24、转动副R31、转动副R32、转动副R34、转动副R41、转动副R42、转动副R44的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心。所述环形导轨6为圆环形,其中心轴线过所述点O。
实施例3
如图5、图6所示是本发明公开的第3个实施例,一种四支链两转动并联机器人关节,主要包括定平台1、动平台2、环形导轨6,连接动、定平台的四条运动支链。四条运动支链结构相同,其中第一运动支链由下连杆A3、滑块A4和上连杆A5组成,下连杆A3一端与定平台1之间通过转动副R11连接,下连杆A3另一端与滑块A4通过球面副S12连接;上连杆A5一端与滑块A4通过球面副S13连接,上连杆A5另一端与动平台2之间通过转动副R14连接。第二运动支链由下连杆B3、滑块B4和上连杆B5组成,下连杆B3一端与定平台1之间通过转动副R21连接,下连杆B3另一端与滑块B4通过球面副S22连接;上连杆B5一端与滑块B4通过球面副S23连接,上连杆B5另一端与动平台2之间通过转动副R24连接。第三运动支链由下连杆C3、滑块C4和上连杆C5组成,下连杆C3一端与定平台1之间通过转动副R31连接,下连杆C3另一端与滑块C4通过球面副S32连接;上连杆C5一端与滑块C4通过球面副S33连接,上连杆C5另一端与动平台2之间通过转动副R34连接。第四运动支链由下连杆D3、滑块D4和上连杆D5组成,下连杆D3一端与定平台1之间通过转动副R41连接,下连杆D3另一端与滑块D4通过球面副S42连接;上连杆D5一端与滑块D4通过球面副S43连接,上连杆D5另一端与动平台2之间通过转动副R44连接。
第一运动支链中滑块A4与环形导轨6通过移动副P15连接,滑块A4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第二运动支链中滑块B4与环形导轨6通过移动副P25连接,滑块B4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第三运动支链中滑块C4与环形导轨6通过移动副P35连接,滑块C4只能沿环形导轨6做圆周滑动;第四运动支链中滑块D4与环形导轨6通过移动副P45连接,滑块D4只能沿环形导轨6做圆周滑动。
所述转动副R11、转动副R14、转动副R21、转动副R24、转动副R31、转动副R34、转动副R41、转动副R44的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心。所述环形导轨6为圆环形,其中心轴线过所述点O。
Claims (3)
1.一种四支链两转动并联机器人关节,其有定平台、动平台、环形导轨,连接动、定平台的四条运动支链,其特征在于:四条运动支链结构相同,每条运动支链均由下连杆、滑块和上连杆组成,下连杆一端与定平台通过转动副连接,下连杆另一端与滑块通过球面副连接,上连杆一端与动平台通过转动副连接,上连杆另一端与滑块通过转动副连接;四条运动支链中的所有转动副的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心;每条运动支链中的滑块均与环形导轨通过移动副连接,滑块只能沿环形导轨做圆周滑动,环形导轨为圆环形,其中心轴线过所述点O。
2.一种四支链两转动并联机器人关节,其有定平台、动平台、环形导轨,连接动、定平台的四条运动支链,其特征在于:四条运动支链结构相同,每条运动支链均由下连杆、滑块和上连杆组成,下连杆一端与定平台通过转动副连接,下连杆另一端与滑块通过转动副连接,上连杆一端与动平台通过转动副连接,上连杆另一端与滑块通过球面副连接;四条运动支链中的所有转动副的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心;每条运动支链中的滑块均与环形导轨通过移动副连接,滑块只能沿环形导轨做圆周滑动,环形导轨为圆环形,其中心轴线过所述点O。
3.一种四支链两转动并联机器人关节,其有定平台、动平台、环形导轨,连接动、定平台的四条运动支链,其特征在于:四条运动支链结构相同,每条运动支链均由下连杆、滑块和上连杆组成,下连杆一端与定平台通过转动副连接,下连杆另一端与滑块通过球面副连接,上连杆一端与动平台通过转动副连接,上连杆另一端与滑块通过球面副连接;四条运动支链中的所有转动副的轴线汇交于一点O,且点O即为关节的转动中心;每条运动支链中的滑块均与环形导轨通过移动副连接,滑块只能沿环形导轨做圆周滑动,环形导轨为圆环形,其中心轴线过所述点O。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610171367.9A CN105599002A (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 四支链两转动并联机器人关节 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610171367.9A CN105599002A (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 四支链两转动并联机器人关节 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105599002A true CN105599002A (zh) | 2016-05-25 |
Family
ID=55979603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610171367.9A Pending CN105599002A (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 四支链两转动并联机器人关节 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105599002A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108393872A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-14 | 燕山大学 | 一种基于3-rrr球面并联机构的人形机器人腰关节 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5642469A (en) * | 1994-11-03 | 1997-06-24 | University Of Washington | Direct-drive manipulator for pen-based force display |
US5893296A (en) * | 1997-03-13 | 1999-04-13 | Ross-Hime Designs, Incorporated | Multiple rotatable links robotic manipulator |
US6658962B1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-12-09 | Ross-Hime Designs, Incorporated | Robotic manipulator |
CN1631612A (zh) * | 2005-01-04 | 2005-06-29 | 浙江理工大学 | 带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构 |
CN101100065A (zh) * | 2007-07-26 | 2008-01-09 | 北京交通大学 | 转动副非过约束四自由度并联机器人机构 |
CN101104269A (zh) * | 2007-08-08 | 2008-01-16 | 燕山大学 | 一种机器人肩关节 |
CN103217986A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-07-24 | 北京航空航天大学 | 具有球面纯滚性质的二自由度并联转动机构 |
CN103286792A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-09-11 | 上海大学 | 具有调心机构的三自由度并联机器人手腕 |
CN103433916A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-12-11 | 北京航空航天大学 | 二自由度等径球面纯滚并联转动机构 |
CN104308834A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-28 | 天津大学 | 一种对称型三转动并联机构 |
CN105291094A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-03 | 中国地质大学(武汉) | 一种平动与转动解耦的六自由度重载机器人机构 |
-
2016
- 2016-03-24 CN CN201610171367.9A patent/CN105599002A/zh active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5642469A (en) * | 1994-11-03 | 1997-06-24 | University Of Washington | Direct-drive manipulator for pen-based force display |
US5893296A (en) * | 1997-03-13 | 1999-04-13 | Ross-Hime Designs, Incorporated | Multiple rotatable links robotic manipulator |
US6658962B1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-12-09 | Ross-Hime Designs, Incorporated | Robotic manipulator |
CN1631612A (zh) * | 2005-01-04 | 2005-06-29 | 浙江理工大学 | 带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构 |
CN101100065A (zh) * | 2007-07-26 | 2008-01-09 | 北京交通大学 | 转动副非过约束四自由度并联机器人机构 |
CN101104269A (zh) * | 2007-08-08 | 2008-01-16 | 燕山大学 | 一种机器人肩关节 |
CN103217986A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-07-24 | 北京航空航天大学 | 具有球面纯滚性质的二自由度并联转动机构 |
CN103286792A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-09-11 | 上海大学 | 具有调心机构的三自由度并联机器人手腕 |
CN103433916A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-12-11 | 北京航空航天大学 | 二自由度等径球面纯滚并联转动机构 |
CN104308834A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-28 | 天津大学 | 一种对称型三转动并联机构 |
CN105291094A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-03 | 中国地质大学(武汉) | 一种平动与转动解耦的六自由度重载机器人机构 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
QIANG ZENG等: "Structural synthesis and analysis of serial–parallel hybrid mechanisms with", 《MECHANISM AND MACHINE THEORY》 * |
侯雨雷等: "新型过约束球面并联式关节机构仿生设计", 《中国机械工程》 * |
刘婧芳等: "4类具有一级节点的1T对称耦合机构的构型综合", 《中国科技论文》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108393872A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-14 | 燕山大学 | 一种基于3-rrr球面并联机构的人形机器人腰关节 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100363151C (zh) | 带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构 | |
CN104308842B (zh) | 一种新型面对称两转动并联机构 | |
CN107972018A (zh) | 一种四支链并联机构 | |
CN105269591A (zh) | 两自由度大角度运动仿生肘关节 | |
CN107336219A (zh) | 一种具有两移动三转动五自由度的并联机构 | |
CN205394594U (zh) | 新型两转动机器人关节 | |
CN105599005A (zh) | 球面两自由度机器人腕关节 | |
CN105599002A (zh) | 四支链两转动并联机器人关节 | |
CN204209689U (zh) | 一种新型面对称两转动并联机构 | |
CN2762940Y (zh) | 球面三自由度并联机构 | |
CN105643660A (zh) | 一种新型两自由度并联机器人关节 | |
CN206825405U (zh) | 各向同性空间二自由度转动并联机器人 | |
CN105773578A (zh) | 多支链耦合球面两转动并联机器人关节 | |
CN105619391A (zh) | 两自由度并联机构 | |
CN105619446B (zh) | 多支链耦合机器人腕关节 | |
CN105599000A (zh) | 四支链并联喷涂机器人关节 | |
CN205238072U (zh) | 一种两自由度大角度运动仿生肘关节 | |
CN205394589U (zh) | 多支链耦合机器人腕关节 | |
CN205394532U (zh) | 大工作空间球面两转动并联机构 | |
CN105619447A (zh) | 两自由度并联喷涂机器人关节 | |
CN205394590U (zh) | 多支链耦合球面两自由度机器人关节 | |
CN205386827U (zh) | 四支链并联喷涂机器人关节 | |
CN204235547U (zh) | 一种新型双环形导轨两转动并联机构 | |
CN105598997A (zh) | 球面两自由度并联机器人关节 | |
CN205386829U (zh) | 并联喷涂机器人关节 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160525 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |