CN109968327B - 一种含十六环的可展耦合机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含十六环的可展耦合机构，该机构包括十八个节点杆件，三十二个连杆，节点杆件间通过连杆铰接共形成十六个环。十八个节点杆件包括两个正四边形杆件，八个Ι型四边形杆件，八个三边形杆件。正四边形杆件上的四个转动副的相邻轴线间夹角为90度，Ι型四边形杆件上的四个转动副的相邻轴线间的夹角依次为124度、56度、56度、124度。三边形杆件的三个转动副的相邻轴线间的夹角为135度、90度、135度。该机构各分支结构组成相同且对称分布，能够单向移动，属于一种多面体可展耦合机构。该机构能根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输，能更好的适应特殊场合，有良好的应用前景。

Description

一种含十六环的可展耦合机构

技术领域

本发明是一种单移动的多环可展对称耦合机构，涉及机构学应用技术领域，尤其涉及了一种具有可折叠机构的航天机器人领域。

背景技术

随着机构由简单向复杂、平面向空间、单环向多环的不断发展，机构创新始终是机器装备创新的关键和研究热点。现有的并联机构具有承载能力强，刚度大，惯性低等优点，但是工作空间有限：串联机构工作空间大，结构简单灵巧，但强度低，不适用于重载场合。在这样的发展趋势下，混联机构应运而生。这类机构很好地将串联机构和并联机构的优点有效复合，同时突破各自结构的缺点，近年来成为机构领域的研究热点。结构组成复杂但外观新颖的混联机构，其机架和动平台之间的连接支链相互耦合，彼此之间并不独立，通常以多个相同的环结构连接成网状耦合机构的形式呈现，使得该类机构具备了结构功能及外观的双重优点，符合机构的发展趋势。

但是，由于现有成熟的构型综合理论适用于具有独立分支的并联机构。与并联机构结构上的迥异，决定了己有的构型综合理论对多环耦合机构并不适用，大大限制了耦合机构，特别是多环耦合新机构的提出，对促进这类机构的大量开发和应用是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种含有十六个环的单移动可展耦合机构机器人机构，为国内企业及研究机构提供发明信息和技术支持。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种含十六环的单移动可展耦合机构，该机构包括十八个节点杆件，三十二个连杆；节点杆件间通过连杆铰接共形成十六个环。

十八个节点杆件由两个正四边形杆件，八个Ι型四边形杆件，八个三边形杆件组成。正四边形杆件上的四个转动副的相邻轴线间夹角为90度，Ι型四边形杆件上的四个转动副的相邻轴线间的夹角依次为124度、56度、56度、124度。三边形杆件的三个转动副的相邻轴线间的夹角为135度、90度、135度。

连杆两端的转动副的轴线相互平行，且两端与不同种类的节点杆件连接，连杆连接节点杆件有两种连接类型，第一种连接类型为连杆的两端分别与三边形杆件和Ι型四边形杆件铰接，第二种连接类型为连杆的两端分别与Ι型四边形杆件和正四边形杆件铰接；

十八个节点杆件的中心点从下往上分布在六个平行的平面内，平面P₁和平面P₆内各布置一个正四边形杆件，两正四边形杆件中心点之间的连线DM和这六个平面都垂直；平面P₂内布置四个Ι型四边形杆件，四个Ι型四边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₂的交点为圆心的圆周上，平面P₃内布置四个三边形杆件，四个三边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₃的交点为圆心的圆周上，平面P₄内布置四个三边形杆件，四个三边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₄的交点为圆心的圆周上，平面P₅内布置四个Ι型四边形杆件，四个Ι型四边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₅的交点为圆心的圆周上；十八个节点杆件的中心点也分布在过连线DM的八个竖直平面内且它们间的夹角均为45度，依次记为R₁、T₁、R₂、T₂、R₃、T₃、R₄、T₄，其中平面P₁内的节点杆件的中心点M，平面P₂内的节点杆件的中心点A_i，P₄内的节点杆件的中心点C_i分布在同一平面R_i内，i＝1,2,3,4；平面P₆内的节点杆件的中心点D，平面P₃内的节点杆件的中心点B_i，平面P₅内的节点杆件的中心点D_i分布在同一平面T_i内，各节点杆件通过连杆铰接不同类型的节点杆件。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

该机构各分支结构组成相同且对称分布，节点杆件构件由正四边形杆件、Ι型四边形杆件、三边形杆件组成，而一般的耦合机构仅仅由正N边形组成，丰富了耦合机构的多样性；

该机构具有单自由度移动运动性质，在特定的驱动条件下，该机构能够单向移动且向几何中心收缩和展开运动，并且根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输，能更好地适应特殊场合，有良好的应用前景。

附图说明

图1：一种单移动含十六环的可展对称耦合机构的示意图

图中：十八个节点杆件的中心点从下往上分布在六个平行的平面内，平面P₁和平面P₆内各布置一个正四边形杆件，两正四边形杆件中心点之间的连线DM和这六个平面都垂直；平面P₂内布置四个Ι型四边形杆件，四个Ι型四边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₂的交点为圆心的圆周上，平面P₃内布置四个三边形杆件，四个三边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₃的交点为圆心的圆周上，平面P₄内布置四个三边形杆件，四个三边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₄的交点为圆心的圆周上，平面P₅内布置四个Ι型四边形杆件，四个Ι型四边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₅的交点为圆心的圆周上；十八个节点杆件的中心点也分布在过连线DM的八个竖直平面内且它们间的夹角均为45度，依次记为R₁、T₁、R₂、T₂、R₃、T₃、R₄、T₄，其中平面P₁内的节点杆件的中心点M，平面P₂内的节点杆件的中心点A_i，P₄内的节点杆件的中心点C_i分布在同一平面R_i内，i＝1,2,3,4；平面P₆内的节点杆件的中心点D，平面P₃内的节点杆件的中心点B_i，平面P₅内的节点杆件的中心点D_i分布在同一平面T_i内，各节点杆件通过连杆铰接不同类型的节点杆件。

图2：含十六环的可展对称耦合机构展收示意图

具体实施方式

如图1所示，将十八个节点杆件的中心点从下往上分布在六个平行的平面内，平面P₁和平面P₆内各布置一个正四边形杆件，两正四边形杆件中心点之间的连线DM和这六个平面都垂直；平面P₂内布置四个Ι型四边形杆件，四个Ι型四边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₂的交点为圆心的圆周上，平面P₃内布置四个三边形杆件，四个三边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₃的交点为圆心的圆周上，平面P₄内布置四个三边形杆件，四个三边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₄的交点为圆心的圆周上，平面P₅内布置四个Ι型四边形杆件，四个Ι型四边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₅的交点为圆心的圆周上；十八个节点杆件的中心点也分布在过连线DM的八个竖直平面内且它们间的夹角均为45度，依次记为R₁、T₁、R₂、T₂、R₃、T₃、R₄、T₄，其中平面P₁内的节点杆件的中心点M，平面P₂内的节点杆件的中心点A_i，P₄内的节点杆件的中心点C_i分布在同一平面R_i内，i＝1,2,3,4；平面P₆内的节点杆件的中心点D，平面P₃内的节点杆件的中心点B_i，平面P₅内的节点杆件的中心点D_i分布在同一平面T_i内，各节点杆件通过连杆铰接不同类型的节点杆件。

Claims (1)

1.一种含十六环的单移动可展耦合机构，其特征在于：该机构包括十八个节点杆件，三十二个连杆；节点杆件间通过连杆铰接共形成十六个环；

十八个节点杆件由两个正四边形杆件，八个Ι型四边形杆件，八个三边形杆件组成；正四边形杆件上的四个转动副的相邻轴线间夹角为90度，Ι型四边形杆件上的四个转动副的相邻轴线间的夹角依次为124度、56度、56度、124度；三边形杆件的三个转动副的相邻轴线间的夹角为135度、90度、135度；

连杆两端的转动副的轴线相互平行，且两端与不同种类的节点杆件连接，连杆连接节点杆件有两种连接类型，第一种连接类型为连杆的两端分别与三边形杆件和Ι型四边形杆件铰接，第二种连接类型为连杆的两端分别与Ι型四边形杆件和正四边形杆件铰接；

十八个节点杆件的中心点从下往上分布在六个平行的平面内，平面P₁和平面P₆内各布置一个正四边形杆件，两正四边形杆件中心点之间的连线DM和这六个平面都垂直；平面P₂内布置四个Ι型四边形杆件，四个Ι型四边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₂的交点为圆心的圆周上，平面P₃内布置四个三边形杆件，四个三边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₃的交点为圆心的圆周上，平面P₄内布置四个三边形杆件，四个三边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₄的交点为圆心的圆周上，平面P₅内布置四个Ι型四边形杆件，四个Ι型四边形杆件的中心点均布在以连线DM与平面P₅的交点为圆心的圆周上；十八个节点杆件的中心点也分布在过连线DM的八个竖直平面内且它们间的夹角均为45度，依次记为R₁、T₁、R₂、T₂、R₃、T₃、R₄、T₄，其中平面P₁内的节点杆件的中心点M，平面P₂内的节点杆件的中心点A_i，P₄内的节点杆件的中心点C_i分布在同一平面R_i内，i＝1,2,3,4；平面P₆内的节点杆件的中心点D，平面P₃内的节点杆件的中心点B_i，平面P₅内的节点杆件的中心点D_i分布在同一平面T_i内，各节点杆件通过连杆铰接不同类型的节点杆件。

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