CN105666471A - 一种sps+upu+(2rps+r)型四自由度并联机器人 - Google Patents

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Abstract

一种SPS+UPU+(2RPS+R)型四自由度并联机器人，其包括机座，动平台，SPS型支链，RPR型支链，两个结构相同的RPS型支链，连杆和两个T型轴；连杆中部与机座中部转动联接，连杆两端与两个RPS型支链下端转动联接，所述两个RPS型支链上端与动平台球副联接，SPS型支链和RPR型支链对称布置在连杆两侧，SPS型支链两端与机座和动平台球副联接，RPR型支链两端通过两个T型轴与动平台和机座万向副联接，动平台相对机座有三平动和绕连杆转动的四自由度运动特性。本发明结构简单，动平台位置和姿态工作空间大，灵活性好，精度高，承载能力高和容易控制。

Description

一种SPS+UPU+(2RPS+R)型四自由度并联机器人
技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机器人。
背景技术
为了便于说明，设S，U，P和R分别表示球副，万向副，移动副和转动副。近20年来，四自由度并联机构一直成为国内外机器人领域研究的热点和前沿。目前一些四自由度并联机构已成功用于制造并联机床，医疗设备，微机电设备，多维力并联传感器等。查询到的近年来有关四自由度并联机器人机构的中国授权发明专利如下：公开号为CN100586666的专利公布了一种四自由度并联机构，具有三维移动和一个转动；公开号为CN100553899的专利公布了一种分岔四自由度并联机器人机构,具有4个PRPU支链；公开号为CN1170658C的专利公布了一种四自由度并联机器人机构具有2个UPS支链和2个RPS支链；公开号为CN100411826C的专利公布了一种二维平动二维转动的四自由度并联机器人机构，有2个交叉的PUU支链和2个非叉PUU支链；公开号为CN100354068C的专利公布了具有被动约束分支四自由度并联机器人机构，具有4个SPS分支和1个SP被动分支；公开号为CN102601793B的专利公布了新型空间全对称四自由度并联机构，具有4个PSS分支和1个中间被动分支；公开号为CN102601794B的专利公布了具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构，具有4个PRUP型分支分支，每个分支的第一驱动移动副与机座联接，第一移动副是用于调姿；公开号为CN100513062的专利公布了一种四自由度并联机构，具有2个UPS型分支分支和2个UPR型分支分支；公开号为CN1211185C的专利公布了用于虚拟轴数控机床和机器人的两平移两转动四自由度并联机构，其动平台是3副杆，机座是四副杆。
综上所述，上述四自由度并联机构各具特色，现有三移一转类并联机构中，其动平台转动基本是绕机座或动平台法线的转动，由此导致各运动支链同时随动平台绕机座或动平台法线扭转。扭转角较大时，各运动支链容易相互干涉，减小实际工作空间，降低并联机构刚度，由此获得机械效益有限。现有四自由度并联机构动平台各向平动不同性，平动工作空间有限。如何构造结构简单、工作空间大、运动灵活的四自由度并联机器人，提高其刚度，获得更大机械效益，一直是机器人领域有意义和不断努力的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，动平台位置和姿态工作空间大，灵活性好，向任意方向平动性能同性，承受大变化载荷能力强的SPS+UPU+(2RPS+R)型四自由度并联机器人。本发明动平台相对机座具有三平动和绕连杆转动的四自由度运动特性。
本发明包括机座、动平台、连杆、两个结构相同的RPS型支链、SPS型支链、RPR型支链和两个结构相同的T型轴。
所述机座为矩形板，在矩形机座上设有开口槽，在开口槽的侧壁上设有通孔A；机座中部设有水平通孔B，在机座后侧中心设有球副支座，所述动平台上设有与基座相对应的开口槽，在开口槽的侧壁上设有通孔C，在动平台上还设有三个球副支座，通孔C和三个球副支座均布在同一圆周上；
所述SPS型支链为移动电动缸，其两端通过球副与机座和动平台的球副支座联接；
所述连杆穿过机座中部的通孔B，该连杆的两端分别设有通孔，该通孔相互平行且垂直连杆，通孔中均设有轴；所述两个RPS型支链为移动电动缸，其一端通过球副与动平台球副支座联接，其另一端与上述连杆通孔中的轴连接构成转动副，该转动副垂直于移动电动缸；
所述T型轴由长轴和短轴组成，短轴设在长轴一端，且垂直于长轴，T型轴I和T型轴II的长轴的一端分别与机座开口槽的通孔A和动平台开口槽的通孔C转动连接；所述RPR型支链为移动电动缸，其两端分别与上述T型轴I和T型轴II的短轴转动联接。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、动平台相对机座有三平动和绕连杆转动特性，工作空间大、灵活性好、具有各向平动同性的优势。
2、动平台是四副杆，机座是三副杆的面对称式的并联机构，与现有四自由度并联机构有本质不同。
3、整体结构对称简单，所有支链都是直线支链，承载力大，刚度高。
附图说明
图1为本发明的立体示意简图。
图中：1-机座、2-动平台、3-RPS型支链、4-RPR型支链、5-SPS型支链、6-连杆、7-T型轴I、8-T型轴II。
具体实施方式
在图1所示的SPS+UPU+(2RPS+R)型四自由度并联机器人示意图中，机座1为矩形板，在矩形机座上设有开口槽，在开口槽的侧壁上设有通孔A；机座中部设有两侧分别设有一个凸块，凸块上均设有与上述通孔A平行的通孔B，在基座后侧中心设有球副支座，动平台2上设有与机座相对应的开口槽，在开口槽的侧壁上设有通孔C，在动平台上还设有三个球副支座，通孔C和三个球副支座均布在同一圆周上；SPS型支链5为移动电动缸，其两端通过球副与机座和动平台的球副支座联接；连杆6穿过机座凸块上的通孔B，该连杆的两端分别设有通孔，该通孔相互平行且垂直连杆，通孔中均设有轴；两个结构相同的RPS型支链3为移动电动缸，其一端通过球副与动平台球副支座联接，其另一端与上述连杆通孔中的轴连接构成转动副，该转动副垂直于移动电动缸；结构相同的T型轴I7和T型轴II8由长轴和短轴组成，短轴设在长轴一端，且垂直于长轴，T型轴I和T型轴II的长轴的一端分别与机座开口槽的通孔A和动平台开口槽的通孔C转动联接；RPR型支链4为移动电动缸，其两端分别与上述T型轴I和T型轴II的短轴转动联接。

Claims (1)

1.一种SPS+UPU+(2RPS+R)型四自由度并联机器人，其特征在于：它包括机座、动平台、连杆、两个结构相同的RPS型支链、SPS型支链、RPR型支链和两个结构相同的T型轴；所述机座为矩形板，在矩形机座上设有开口槽，在开口槽的侧壁上设有通孔A；机座中部设有水平通孔B，在基座后侧中心设有球副支座，所述动平台上设有与机座相对应的开口槽，在开口槽的侧壁上设有通孔C，在动平台上还设有三个球副支座，通孔C和三个球副支座均布在同一圆周上；所述SPS型支链为移动电动缸，其两端通过球副与机座和动平台的球副支座联接；所述连杆穿过机座中部的通孔B，该连杆的两端分别设有通孔，该通孔相互平行且垂直连杆，通孔中均设有轴；所述两个RPS型支链为移动电动缸，其一端通过球副与动平台球副支座联接，其另一端与上述连杆通孔中的轴联接构成转动副，该转动副垂直于移动电动缸；所述T型轴由长轴和短轴组成，短轴设在长轴一端，且垂直于长轴；T型轴I的长轴一端与机座开口槽的通孔A转动联接，T型轴II的长轴一端与动平台开口槽的通孔C转动联接；所述RPR型支链为移动电动缸，其两端分别与上述T型轴I和T型轴II的短轴转动联接。
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