CN110524519B - 一种高刚度高冗余驱动并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高刚度高冗余驱动并联机构，涉及机器人技术领域，主要结构包括动平台、定平台、随动平台和4个完全相同的含闭环单元支链
其结构简单，运动副均为低副，可以降低制造成本；本发明从含有冗余支链又含有闭环单元两个角度添加冗余驱动，本发明机构具备高冗余驱动,本发明机构不仅机构对称,其驱动也是完全对称的,因此,本发明机构具有高刚度、大承载能力、良好驱动稳定性，良好的力/位传递性能等性能，且运动学和动力学分析与控制非常容易。定平台上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台和随动平台内的两转动自由度和竖直方向移动自由度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种高刚度高冗余驱动并联机构。
背景技术
随着开发海洋、利用核能以及探索宇宙空间等的迫切需要，极限环境下的焊接任务，比如核环境下的设备修复、未来空间站的建设、地下以及深海管道维修等，由于核辐射、太空辐射、缺氧和压力等因素的影响，焊工不适合进入焊接现场进行焊接作业，因此焊接机器人代替焊工进入极限环境并采用“宏观遥控、微观自主”焊接的方式完成焊接任务是最佳的选择，同时减轻了人类直接作业的难度和危险度，确保特殊场合下焊缝质量的稳定性和可靠性，具有十分重要的意义。因此，对于焊接机器人的本体执行机构需要高刚度，大承载能力，大工作空间及高灵巧度等高性能的冗余驱动并联机构，对这类机构的研制具有十分重要的意义。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种高刚度高冗余驱动并联机构，该发明机构和驱动都具有高对称性，从冗余分支和含闭环单元角度添加冗余驱动使得机构具有高冗余驱动；因此，该机构具有大工作空间、大转动能力、大承载能力、高刚度、高精度、高灵活度、机构运动和力传递性能优良、运动学和动力学性能优良，驱动稳定性优良等优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种高刚度高冗余驱动并联机构，包括动平台、随动平台、定平台和4条完全相同的含闭环单元支链
所述动平台设置于所述随动平台上方，且所述动平台与所述随动平台通过第六转动副转动连接，所述定平台两端分别通过2条支链与所述动平台两端分别连接，所述定平台另一两端分别通过2条支链与所述随动平台两端分别连接。
可选的，所述4条含闭环支链结构尺寸完全相同,每条支链均为
型，所述支链包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆；
可选的，所述第一连杆的一端与所述定平台的一端通过第一转动副连接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端通过第二转动副连接；所述第二连杆的另一端与所述第三连杆及所述第四连杆的一端通过复合铰链连接；所述第四连杆的另一端与所述第五连杆的一端通过第三转动副连接；所述第五连杆的另一端与所述定平台通过第四转动副连接；所述第三连杆的另一端与所述动平台、随动平台的一端通过第五转动副连接；
可选的，所述分支第五转动副的转动轴线与所述第六转动副的转动轴线相垂直，所述第一、二、三、四转动副及复合铰链的转动轴线相互平行；
包括四个所述支链，所述动平台的两端以及所述随动平台的两端分别与一个所述支链的一端相连接；
可选的，所述动平台两端的两个所述支链中的所述第五转动副轴线共轴线设置；
可选的，所述随动平台两端的两个所述支链中的所述第五转动副轴线共轴线设置；
可选的，所述第六转动副轴线垂直于各支链的第五转动副轴线；
可选的，所述第一、三支链的第一转动副相互平行，所述第二、四支链的第一转动副相互平行，所述第一、三支链的第一转动副于所述第二、四支链的第一转动副相互垂直；
可选的，第一支链和第三支链的第一转动副和第四转动副设置在定平台的一条中心线上，第二支链和第四支链的第一转动副和第四转动副设置在定平台的另一条中心线上。
可选的，所述动平台和所述随动平台均为长方体结构，且形状和尺寸规格完全相同
可选的，定平台上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台平面内的两转动和竖直方向移动动作。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明中的高刚度高冗余驱动并联机构主要结构包括动平台、定平台、随动平台和4个完全相同的含闭环单元支链
其结构简单，运动副均为低副，可以降低制造成本；本发明从含有冗余支链又含有闭环单元两个角度添加冗余驱动，本发明机构具备高冗余驱动,本发明机构不仅机构对称,其驱动也是完全对称的,因此,本发明机构具有高刚度、大承载能力、良好驱动稳定性，良好的力/位传递性能等性能，且运动学和动力学分析与控制非常容易。定平台上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台和随动平台内的两转动自由度和竖直方向移动自由度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高刚度高冗余驱动并联机构的结构示意图。
附图标记说明：b、第六转动副；5、定平台；6、动平台；7、随动平台；11、第一连杆；12、第二连杆；13、第三连杆；14、第四连杆；15、第五连杆；a1、第一转动副。a2、第二转动副；a3、复合铰链；a4、第三转动副；a5、第四转动副；a6、第五转动副。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供一种高刚度高冗余驱动并联机构，包括动平台6、随动平台7、定平台5和4条完全相同的含闭环单元支链
所述动平台6设置于所述随动平台7上方，且所述动平台6与所述随动平台7通过第六转动副b转动连接，所述定平台5两端分别通过2条支链与所述动平台6两端分别连接，所述定平台5另一两端分别通过2条支链与所述随动平台7两端分别连接；
于本具体实施例中，如图1所示，所述4条含闭环支链结构尺寸完全相同,每条支链均为
型，所述支链包括第一连杆11、第二连杆12、第三连杆13、第四连杆14和第五连杆15；
可选的，所述第一连杆11的一端与所述定平台5的一端通过第一转动副a1连接，所述第一连杆11的另一端与所述第二连杆12的一端通过第二转动副a2连接；所述第二连杆12的另一端与所述第三连杆13及所述第四连杆14的一端通过复合铰链a3连接；所述第四连杆14的另一端与所述第五连杆15的一端通过第三转动副a4连接；所述第五连杆15的另一端与所述定平台5通过第四转动副a5连接；所述第三连杆13的另一端与所述动平台6、随动平台7的一端通过第五转动副a6连接；所述分支第五转动副a6的转动轴线与所述第六转动副b的转动轴线相垂直，所述第一、二、三、四转动副及复合铰链a3的转动轴线相互平行。
所述动平台6的两端以及所述随动平台7的两端分别与一个所述支链的一端相连接；所述动平台6两端的两个所述支链中的所述第五转动副a6轴线共轴线设置，在此将其记为第一支链和第三支链；所述随动平台7两端的两个所述支链中的所述第五转动副a6轴线共轴线设置，在此将其记为第二支链和第四支链；所述第六转动副b轴线垂直于各支链的第五转动副a6轴线；所述第一、三支链的第一转动副a1相互平行，所述第二、四支链的第一转动副a1相互平行，所述第一、三支链的第一转动副a1于所述第二、四支链的第一转动副a1相互垂直；第一支链和第三支链的第一转动副a1和第四转动a5副设置在定平台的一条中心线上，第二支链和第四支链的第一转动副a1和第四转动副a5设置在定平台的另一条中心线上。所述动平台和所述随动平台均为长方体结构，且形状和尺寸规格完全相同。
定平台上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台平面内的两转动和竖直方向移动动作。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种高刚度高冗余驱动并联机构，其特征在于，包括动平台、随动平台、定平台和4条完全相同的含闭环单元支链
，所述动平台设置于所述随动平台上方，且所述动平台与所述随动平台通过第六转动副转动连接，所述定平台两端分别通过2条支链与所述动平台两端连接，所述定平台另一两端分别通过2条支链与所述随动平台两端连接；
4条含闭环支链结构尺寸完全相同,每条支链均为
型，所述支链包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆；
所述第一连杆的一端与所述定平台的一端通过第一转动副连接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端通过第二转动副连接；所述第二连杆的另一端与所述第三连杆及所述第四连杆的一端通过复合铰链连接；所述第四连杆的另一端与所述第五连杆的一端通过第三转动副连接；所述第五连杆的另一端与所述定平台通过第四转动副连接；所述第三连杆的另一端与所述动平台或随动平台的一端通过第五转动副连接；
定平台上的8个对称分布的转动副均为驱动副，采用电机驱动，在8个驱动作用下实现绕动平台平面内的两转动和竖直方向移动动作。
2.根据权利要求1所述的高刚度高冗余驱动并联机构，其特征在于，所述第五转动副的转动轴线与所述第六转动副的转动轴线相垂直，所述第一、二、三、四转动副及复合铰链的转动轴线相互平行。
3.根据权利要求1所述的高刚度高冗余驱动并联机构，其特征在于，包括四个所述支链，所述动平台的两端以及所述随动平台的两端分别与一个所述支链的一端相连接；
所述动平台两端的两个所述支链中的所述第五转动副轴线共轴线设置；
所述随动平台两端的两个所述支链中的所述第五转动副轴线共轴线设置；
所述第六转动副轴线垂直于各支链的第五转动副轴线；
第一、三支链的第一转动副相互平行，第二、四支链的第一转动副相互平行，所述第一、三支链的第一转动副与 所述第二、四支链的第一转动副相互垂直；
第一支链和第三支链的第一转动副和第四转动副设置在定平台的一条中心线上，第二支链和第四支链的第一转动副和第四转动副设置在定平台的另一条中心线上。
4.根据权利要求1所述的高刚度高冗余驱动并联机构，其特征在于，所述动平台和所述随动平台均为长方体结构，且形状和尺寸规格完全相同。
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021109074A1 (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 |
| CN111267077B (zh) * | 2020-04-02 | 2021-05-07 | 燕山大学 | 一种非共面二维转动一维移动的并联机构 |
| CN113211417B (zh) * | 2021-06-04 | 2022-08-30 | 燕山大学 | 一种三平移并联机构 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106985134A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-07-28 | 重庆邮电大学 | 一种具有铰接动平台的三自由度并联机构 |
| CN107838909A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-27 | 福州大学 | 一种2r1t三自由度冗余驱动并联机构及其工作方法 |
| CN107876803A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-04-06 | 重庆邮电大学 | 一种冗余驱动的三自由度并联主轴头机构 |
| WO2019091425A1 (zh) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 燕山大学 | 一种少关节过约束五自由度混联机器人 |
| CN110039524A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-23 | 燕山大学 | 两转一移冗余驱动完全对称并联机构 |
| CN110125918A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-16 | 燕山大学 | 一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构 |
| CN110181487A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-30 | 燕山大学 | 一种具有高灵巧度两转一移冗余驱动并联机构 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106985134A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-07-28 | 重庆邮电大学 | 一种具有铰接动平台的三自由度并联机构 |
| WO2019091425A1 (zh) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | 燕山大学 | 一种少关节过约束五自由度混联机器人 |
| CN107876803A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-04-06 | 重庆邮电大学 | 一种冗余驱动的三自由度并联主轴头机构 |
| CN107838909A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-27 | 福州大学 | 一种2r1t三自由度冗余驱动并联机构及其工作方法 |
| CN110039524A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-23 | 燕山大学 | 两转一移冗余驱动完全对称并联机构 |
| CN110125918A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-16 | 燕山大学 | 一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构 |
| CN110181487A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-30 | 燕山大学 | 一种具有高灵巧度两转一移冗余驱动并联机构 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "一种无伴随运动的对称两转一移并联机构";*** 等;《机械工程学报》;20160229;第52卷(第3期);第10-17页 * |
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