CN110315509B - 一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构 - Google Patents
一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110315509B CN110315509B CN201910642202.9A CN201910642202A CN110315509B CN 110315509 B CN110315509 B CN 110315509B CN 201910642202 A CN201910642202 A CN 201910642202A CN 110315509 B CN110315509 B CN 110315509B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- connecting rod
- revolute pair
- branched chain
- chain
- branch
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base
- B25J9/0048—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base with kinematics chains of the type rotary-rotary-rotary
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构，属于机器人领域，包括定平台和动平台，定平台和动平台之间通过并排的两个含有闭环单元的5R‑R支链连接，每个支链与定平台连接的两个转动副均安装电机作为驱动副，动平台在四个驱动副作用下实现水平和竖直两个移动以及垂直于移动平面的转动中心不固定的转动。本发明具有大工作空间、大转动能力、大承载能力、高刚度、高灵活度、机构运动/力传递性能优良、运动学/动力学性能优良，驱动稳定性优良，还具有消除非期望自由度的能力等优点。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其是一种含闭环单元的并联机构。
背景技术
并联机构是由多个支链构成的闭环机构，且以并联方式驱动的机构，相对于传统的串联机构具有结构简单紧凑、刚度高、单位重量上承载能力大、无误差积累、运动部件质量小、易于实现高速运动，轨迹易于控制等优点，这些优点在一定程度上弥补了串联机构的不足，在运动模拟器、并联机床、微操作机器人、抓取机器人等方面取得了较好的应用。对于安全性、刚度、柔顺性等性能要求较高的现代设备非常需要一种少支链含闭环单元冗余驱动完全对称并联机构作为本体机构，尤其是现代复杂曲面的加工，需要具有高精度、大转动能力、高灵活度的多轴混联机构，多轴混联机构的并联模块的选取尤为重要，并联模块必须满足姿态调整能力快、高刚度、高响应速度、高响应加速度、高精度、高转动能力、良好驱动稳定性、大承载能力等性能，从而使得多轴混联机床综合性能更好，然而如今这类并联机构非常稀少，因此，这类机构的研制具有重大意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构，具有大工作空间、大转动能力、大承载能力、高刚度、高灵活度、机构运动/力传递性能优良、运动学/动力学性能优良，驱动稳定性优良，还具有消除非期望自由度的能力等优点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构，包括定平台和动平台，定平台和动平台之间通过并排的两个含有闭环单元的5R-R支链连接，每个支链与定平台连接的两个转动副均安装电机作为驱动副，动平台在四个驱动副作用下实现水平和竖直两个移动以及垂直于移动平面的转动中心不固定的转动。
本发明技术方案的进一步改进在于：两条5R-R支链分别为第一支链和第二支链，第一支链和第二支链结构完全对称。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述定平台和动平台均为长方体板状结构，定平台上连接有沿一条直线均布的四个转动副，四个转动副之间距离相等、结构相同。
本发明技术方案的进一步改进在于：第一支链包括第一支链第一连杆、第一支链第二连杆、第一支链第三连杆以及第一支链第四连杆，第一支链第一连杆一端通过转动副1A与定平台连接，第一支链第一连杆另一端通过转动副1B与第一支链第二连杆一端连接，第一支链第二连杆另一端通过转动副1D与动平台连接，第一支链第二连杆两端之间的位置通过转动副1C与第一支链第三连杆的一端连接，第一支链第三连杆的另一端通过转动副1F与第一支链第四连杆的一端连接，第一支链第四连杆的另一端通过转动副1E与定平台连接，其中第一支链中的转动副1A、转动副1B、转动副1C、转动副1F、转动副1E五个转动副组成一个闭环单元。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述转动副1B和转动副1C之间的距离与第一支链第三连杆等长。
本发明技术方案的进一步改进在于：第二支链包括第二支链第一连杆、第二支链第二连杆、第二支链第三连杆以及第二支链第四连杆，第二支链第一连杆一端通过转动副2A与定平台连接，第二支链第一连杆另一端通过转动副2B与第二支链第二连杆一端连接，第二支链第二连杆另一端通过转动副2D与动平台连接，第二支链第二连杆两端之间的位置通过转动副2C与第二支链第三连杆的一端连接，第二支链第三连杆的另一端通过转动副2F与第二支链第四连杆的一端连接，第二支链第四连杆的另一端通过转动副2E与定平台连接，其中第二支链中的转动副2A、转动副2B、转动副2C、转动副2F、转动副2E五个转动副组成一个闭环单元。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述转动副2B和转动副2C之间的距离与第二支链第三连杆等长。
本发明技术方案的进一步改进在于：每个支链的各个转动副的转动副轴线相互平行。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述各个转动副均包括一个U型卡槽和对应的铰接轴。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明并联机构整体以及驱动副都具有高对称性；因此，该机构具有消除伴随运动，减少齐异位型，增加机构可操作性；扩大工作空间，提高整体的刚度和柔顺性；提高容错性，改善灵巧性；提高机构的力传递性能，提高驱动稳定性；消除非期望自由度，改善机构驱动器负载状况，避免出现单个驱动器过在的情况发生；提高承载能力及加速性能；提高机能的传递性能，并且可优化电机力矩，补偿电机误差等优点。
转动副1B和转动副1C之间的距离与第一支链第三连杆等长、以及转动副2B和转动副2C之间的距离与第二支链第三连杆等长，保证机构的高度对称性，进一步提高机构的驱动稳定性。
附图说明
图1是本发明一种少支链含闭环单元冗余驱动完全对称并联机构的三维结构示意图；
其中，0、定平台，1、动平台，11、第一支链第一连杆，12、第一支链第二连杆，13、第一支链第三连杆，14、第一支链第四连杆，21、第二支链第一连杆，22、第二支链第二连杆，23、第二支链第三连杆，24、第二支链第四连杆。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例一
如图1所示，一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构，包括定平台0和动平台1，定平台0和动平台1之间通过并排的两个含有闭环单元的5R-R支链连接。其中两条5R-R支链分别为第一支链和第二支链，第一支链和第二支链结构完全对称。两个支链均为主动驱动支链，其中每个支链与定平台0连接的两个转动副均安装电机作为驱动副，动平台1在四个驱动副作用下实现两移一转的3个自由度运动，分别是水平和竖直两个移动以及垂直于移动平面的转动中心不固定的转动。
第一支链包括第一支链第一连杆11、第一支链第二连杆12、第一支链第三连杆13以及第一支链第四连杆14，第一支链第一连杆11一端通过转动副1A与定平台0连接，第一支链第一连杆11另一端通过转动副1B与第一支链第二连杆12一端连接，第一支链第二连杆12另一端通过转动副1D与动平台1连接，第一支链第二连杆12两端之间的位置通过转动副1C与第一支链第三连杆13的一端连接，第一支链第三连杆13的另一端通过转动副1F与第一支链第四连杆14的一端连接，第一支链第四连杆14的另一端通过转动副1E与定平台0连接，其中第一支链中的转动副1A、转动副1B、转动副1C、转动副1F、转动副1E五个转动副组成一个闭环单元。
第二支链包括第二支链第一连杆21、第二支链第二连杆22、第二支链第三连杆23以及第二支链第四连杆24，第二支链第一连杆21一端通过转动副2A与定平台0连接，第二支链第一连杆21另一端通过转动副2B与第二支链第二连杆22一端连接，第二支链第二连杆22另一端通过转动副2D与动平台1连接，第二支链第二连杆22两端之间的位置通过转动副2C与第二支链第三连杆23的一端连接，第二支链第三连杆23的另一端通过转动副2F与第二支链第四连杆24的一端连接，第二支链第四连杆24的另一端通过转动副2E与定平台0连接，其中第二支链中的转动副2A、转动副2B、转动副2C、转动副2F、转动副2E五个转动副组成一个闭环单元。
其中第一支链和第二支链的各个转动副的转动副轴线相互平行。转动副可以是现有技术中任何一种形式，只要在转动平面内能实现稳定的铰接关系即可。
同时定平台0和动平台1均为长方体板状结构，定平台0上连接有沿一条直线均布的四个转动副，即转动副1A、转动副1E、转动副2A、转动副2E，四个转动副之间距离相等、结构均相同，保持完全对称。
实施例二
本实施例中转动副1B和转动副1C之间的距离与第一支链第三连杆13等长；转动副2B和转动副2C之间的距离与第二支链第三连杆23等长，保证机构的高度对称性，进一步提高机构的驱动稳定性。
同时本实施例的各个转动副均包括一个U型卡槽和对应的铰接轴，给每个支链提供了稳定的铰接转动基础。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构，包括定平台（0）和动平台（1），其特征在于：定平台（0）和动平台（1）之间通过并排的两个含有闭环单元的5R-R支链连接，每个支链与定平台（0）连接的两个转动副均安装电机作为驱动副，动平台（1）在四个驱动副作用下实现水平和竖直两个移动以及垂直于移动平面的转动中心不固定的转动，两条5R-R支链分别为第一支链和第二支链，第一支链和第二支链结构完全对称，所述定平台（0）和动平台（1）均为长方体板状结构，定平台（0）上连接有沿一条直线均布的四个转动副，四个转动副之间距离相等、结构相同；
第一支链包括第一支链第一连杆（11）、第一支链第二连杆（12）、第一支链第三连杆（13）以及第一支链第四连杆（14），第一支链第一连杆（11）一端通过转动副1A与定平台（0）连接，第一支链第一连杆（11）另一端通过转动副1B与第一支链第二连杆（12）一端连接，第一支链第二连杆（12）另一端通过转动副1D与动平台（1）连接，第一支链第二连杆（12）两端之间的位置通过转动副1C与第一支链第三连杆（13）的一端连接，第一支链第三连杆（13）的另一端通过转动副1F与第一支链第四连杆（14）的一端连接，第一支链第四连杆（14）的另一端通过转动副1E与定平台（0）连接，其中第一支链中的转动副1A、转动副1B、转动副1C、转动副1F、转动副1E五个转动副组成一个闭环单元,所述转动副1B和转动副1C之间的距离与第一支链第三连杆（13）等长；
第二支链包括第二支链第一连杆（21）、第二支链第二连杆（22）、第二支链第三连杆（23）以及第二支链第四连杆（24），第二支链第一连杆（21）一端通过转动副2A与定平台（0）连接，第二支链第一连杆（21）另一端通过转动副2B与第二支链第二连杆（22）一端连接，第二支链第二连杆（22）另一端通过转动副2D与动平台（1）连接，第二支链第二连杆（22）两端之间的位置通过转动副2C与第二支链第三连杆（23）的一端连接，第二支链第三连杆（23）的另一端通过转动副2F与第二支链第四连杆（24）的一端连接，第二支链第四连杆（24）的另一端通过转动副2E与定平台（0）连接，其中第二支链中的转动副2A、转动副2B、转动副2C、转动副2F、转动副2E五个转动副组成一个闭环单元,所述转动副2B和转动副2C之间的距离与第二支链第三连杆（23）等长。
2.根据权利要求1所述的一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构，其特征在于：每个支链的各个转动副的转动副轴线相互平行。
3.根据权利要求2所述的一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构，其特征在于：所述各个转动副均包括一个U型卡槽和对应的铰接轴。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910642202.9A CN110315509B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910642202.9A CN110315509B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110315509A CN110315509A (zh) | 2019-10-11 |
| CN110315509B true CN110315509B (zh) | 2021-10-29 |
Family
ID=68123673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910642202.9A Active CN110315509B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110315509B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114786883A (zh) * | 2019-12-05 | 2022-07-22 | 苏州迈澜科技有限公司 | 多自由度并联机构 |
| WO2021109062A1 (zh) * | 2019-12-05 | 2021-06-10 | 苏州迈澜医疗科技有限公司 | 多自由度并联机构 |
| CN111267078B (zh) * | 2020-04-02 | 2021-09-07 | 燕山大学 | 一种可独立控制的两转一移冗余驱动并联机构 |
| CN113715002B (zh) * | 2021-09-15 | 2022-09-13 | 南京机电职业技术学院 | 冗余驱动五轴混联机构及机构控制用elm误差补偿方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6047610A (en) * | 1997-04-18 | 2000-04-11 | Stocco; Leo J | Hybrid serial/parallel manipulator |
| US6339969B1 (en) * | 1999-06-04 | 2002-01-22 | Septimiu E. Salcudean | Three-degree-of-freedom parallel planar manipulator |
| CN104526685B (zh) * | 2015-01-09 | 2016-04-20 | 天津大学 | 含平行四边形支链的冗余驱动平面二自由度并联机械手 |
| CN105904133A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-08-31 | 苏州睿牛机器人技术有限公司 | 一种车载并联焊接机器人*** |
-
2019
- 2019-07-16 CN CN201910642202.9A patent/CN110315509B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110315509A (zh) | 2019-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110315509B (zh) | 一种少支链含闭环单元冗余驱动的完全对称的并联机构 | |
| CN110238821B (zh) | 一种含闭环单元高冗余驱动完全对称并联机构 | |
| CN110450141B (zh) | 四支链六自由度混联机构 | |
| CN111267076B (zh) | 一种高刚度冗余驱动并联机构 | |
| CN101844307B (zh) | 一种驱动冗余三自由度并联机构 | |
| CN109877813B (zh) | 一种大转角2t2r四自由度并联机构 | |
| CN102699899B (zh) | 过约束高刚度多坐标混联机器人 | |
| JP7442653B2 (ja) | 二軸揺動角主軸ヘッド | |
| CN112454337B (zh) | 具有可大角度扭转动平台和复合支链的四自由度并联机构 | |
| CN111496765A (zh) | 一种空间两转动和一移动的三自由度并联机构 | |
| CN112518721B (zh) | 一种四自由度完全解耦复合驱动并联机构 | |
| CN110576426A (zh) | 一种三平移并联机构 | |
| CN110053026B (zh) | 用于工件加工的五自由度混联机器人 | |
| CN110524518B (zh) | 一种两移一转少支链冗余驱动完全对称并联机构 | |
| CN210161139U (zh) | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 | |
| CN107901029B (zh) | 六轴并联机构及机器人 | |
| CN109079761B (zh) | 一种含闭环支链的两转一移的并联机器人 | |
| CN110524516B (zh) | 一种既含冗余支链又含闭环单元冗余驱动并联机构 | |
| CN111496766B (zh) | 一种基于电动缸的三自由度并联机构 | |
| CN114393567B (zh) | 具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人 | |
| CN201154478Y (zh) | 激光加工机器人机构 | |
| CN112276912B (zh) | 一种含有正交双直线驱动支链的并联机构 | |
| CN115922674A (zh) | 一种基于2upr-2rru机构的三自由度冗余并联末端力控执行器 | |
| CN113319829A (zh) | 一种高刚度运动解耦三平动并联机构 | |
| CN112621716B (zh) | 一种含有多滑轨和复合支链的并联机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |