CN1127401C - 三自由度移动并联机器人机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人和机械制造领域。本发明提供的一类新型的三自由度并联移动机构，它含多种不同的具体机构可供选择。此类机构可以作为机器人实现在三维空间的任何方向的移动。它们可以被应用作为机器人实现在三维空间的任何方向的移动。它们可以被应用作为机械人、具有三个移动自由度的并联机床或微动作器。结构上它们都是由一个作为固定机架的下平台、一个运动的上平台以及联结上下平台的三个相同的运动链分支组成，可以采取线性输入。

Description

三自由度移动并联机器人机构
所属技术领域
本发明涉及机器人和机械制造领域。
背景技术
三自由度移动并联机器人机构可以实现在三维空间的任何方向的移动。即它可以单独沿坐标X方向移动、沿Y方向移动或沿Z方向移动，也可以沿着它们的任何组合方向移动。它们可以被应用作为机器人、微动作器或具有三个移动自由度的并联机床。现有的三自由度移动并联机构包括著名的Delta机构，该机构由14杆15个运动副组成，而且，其中含有12个球副，结构上十分复杂。美国专利公开的Tsai氏机构(USANo.5656905)含有17杆21个转动副，结构也很复杂。还有一种是含有多达18个万向铰的复杂机构。
发明内容
为了克服现有的三自由度移动并联机器人的上述不足，本发明提供一种三自由度移动并联机器人机构，该机构不仅含有多种不同的具体机构可供选择，而且可以作为机器人实现在三维空间任何方向移动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一个动平台通过三个相同的分支和一个作为机架的定平台连接，每个分支中含有一个转动副(R)、一个移动副(P)和一个圆柱副(C)，转动副(R)的轴线和圆柱副(C)的轴线相互平行，移动副(P)的轴线垂直于转动副(R)或圆柱副(C)的轴线，三个分支中三个转动副(R)的轴线不能全部平行，连接定平台的运动副可以是转动副(R)或移动副(P)或圆柱副(C)；连接动平台的运动副也可以是转动副(R)或移动副(P)或圆柱副(C)；根据空间机构学原理，这样一个RPC分支可以转化为一个等价的RPRR分支，其中的三个转动副(R)轴线相互平行，移动副(P)的轴线和转动副(R)的轴线不能相互垂直。
本发明和现有技术相比有以下优点：结构简单，刚度高、相同零件数量多，容易制造以及可以根据应用要求，转动副或移动副都可作为运动输入。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的3-RPC-1型移动并联机器人机构的结构示意图。
图2是本发明的3-RPC-2型移动并联机器人机构的结构示意图。
图3是本发明的3-PRC移动并联机器人机构的结构示意图。
图4是本发明的3-PCR移动并联机器人机构的结构示意图。
图5是本发明的3-CPR移动并联机器人机构的结构示意图。
图6是本发明的3-RPRR移动并联机器人机构的结构示意图。
图中1.定平台，2.动平台，3.圆柱副记以C，4.移动副记以P，5.转动副记以R。
具体实施方式
实施例1：
3-RPC-1型移动并联机器人机构(见图1)，动平台2通过三个相同的RPC分支与定平台1相连接，连接定平台1的三个转动副5的轴线共面且与同一圆周相切，连接动平台2的三个圆柱副3的轴线共面且与同一圆周相切。
实施例2：
3-RPC-2型移动并联机器人机构结构(见图2)，动平台2通过三个相同的RPC分支与定平台1相连接，连接定平台1的三个转动副5的轴线交于一点，连接动平台2的三个圆柱副3的轴线也交于一点。
实施例3：
3-PRC型移动并联机器人机构结构(见图3)，动平台2通过三个相同的PRC分支与定平台1相连接，连接定平台1的三个移动副4的轴线垂直定平台1，连接动平台2的三个圆柱副3的轴线共面且与同一圆周相切。
实施例4：
3-PCR型移动并联机器人机构结构(见图4)，动平台2通过三个相同的PCR分支与定平台1相连接，连接定平台1的三个移动副4的轴线垂直定平台1，连接动平台2的三个转动副5的轴线共面且与同一圆周相切。
实施例5：
3-CPR型移动并联机器人机构结构(见图5)，动平台2通过三个相同的CPR分支与定平台1相连接，连接定平台1的三个圆柱副3的轴线相互垂直且交于一点，连接动平台2的三个转动副5的轴线相互垂直但不相交。
实施例6：
3-RPRR型移动并联机器人机构结构(见图6)，动平台2通过三个相同的RPRR分支与定平台1相连接，连接动平台2的三个转动副5的轴线共面且与同一圆周相切，连接定平台1的三个转动副(5)的轴线共面且与同一圆周相切。

Claims (7)

1.一种三自由度移动并联机器人机构，动平台(2)通过三个相同的分支和一个作为机架的定平台(1)连接，每个分支中含有一个转动副(5)、一个移动副(4)和一个圆柱副(3)，其特征是：转动副(5)的轴线和圆柱副(3)的轴线相互平行，移动副(4)的轴线垂直于转动副(5)和圆柱副(3)的轴线，三个分支中三个转动副(5)的轴线不能全部平行；分支中也可含有三个转动副(5)和一个移动副(4)，其中的三个转动副(5)的轴线相互平行，移动副轴线(4)和转动副(5)的轴线不能相互垂直。
2.根据权利要求1所述的三自由度移动并联机器人机构，其特征是：连接定平台(1)的三个转动副(5)的轴线共面且与同一圆周相切，连接动平台(2)的三个圆柱副(3)的轴线共面且与同一圆周相切。
3.根据权利要求1所述的三自由度移动并联机器人机构，其特征是：连接定平台(1)的三个转动副(5)的轴线交于一点，连接动平台(2)的三个圆柱副(3)的轴线也交于一点。
4.根据权利要求1所述的三自由度移动并联机器人机构，其特征是：连接定平台(1)的三个移动副(4)的轴线垂直定平台(1)，连接动平台(2)的三个圆柱副(3)的轴线共面且与同一圆周相切。
5.根据权利要求1所述的三自由度移动并联机器人机构，其特征是：连接定平台(1)的三个移动副(4)的轴线垂直定平台(1)，连接动平台(2)的三个转动副(5)的轴线共面且与同一圆周相切。
6.根据权利要求1所述的三自由度移动并联机器人机构，其特征是：连接定平台(1)的三个圆柱副(3)的轴线相互垂直且交于一点，连接动平台(2)的三个转动副(5)的轴线相互垂直但不相交。
7.根据权利要求1所述的三自由度移动并联机器人机构，其特征是：连接动平台(2)的三个转动副(5)的轴线共面且与同一圆周相切，连接定平台(1)的三个转动副(5)的轴线共面且与同一圆周相切。
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