CN113715003A - 具有两条异面转轴的rrp型两转一移并联机构 - Google Patents

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曹毅
居勇健
张洪
周辉
许添旗
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

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Abstract

本发明提供了具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其结构简单、加工制造容易，同时其具有大范围的空间移动能力，使得应用前景广泛。其包括固定基座，固定基座的下端设有动平台，固定基座与动平台之间设有第一支链、第二支链、第三支链，第一支链与第二支链的结构相同、且相对第三支链对称设置，第一支链包括移动副，移动副的上端通过万向副与固定基座连接，移动副的下端通过第一转动副与动平台转动连接；固定基座下端还设有垂直向下的竖直座，第三支链包括连杆，连杆一端连接球副，球副的底座通过滑动移动副与竖直座滑动连接，连杆的另一端通过第三转动副与动平台转动连接。

Description

具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体为具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构。
背景技术
与传统的串联机器人相比，少自由度并联机构具有刚度、精度高，承载能力更好，运动学反解求解容易等优点；与六自由度并联机构相比，少自由度并联机构则具有低耦合度，易于模块化等优点。因此，少自由度并联机构，尤其是两转动一移动的三自由度并联机构，已广泛应用于加工、微创手术、运动模拟器等领域。中国发明专利申请号为CN201621253330.2公布了一种驱动固定的两转动一移动并联机构，由于该机构的驱动移动副固定在同一平面内，因而该机构的整体工作空间范围小，机构的移动能力受到较大的限制。
发明内容
针对现有的三自由度并联机构整体工作空间范围小，移动能力受到较大限制的问题，本发明提供了具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其结构简单、加工制造容易，同时其具有大范围的空间移动能力，使得应用前景广泛。
其技术方案是这样的：具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其包括固定基座，其特征在于：所述固定基座的下端设有动平台，所述固定基座与所述动平台之间设有第一支链、第二支链、第三支链，
所述第一支链与所述第二支链的结构相同、且相对所述第三支链对称设置，所述第一支链包括移动副，所述移动副的上端通过万向副与所述固定基座连接，所述移动副的下端通过第一转动副与所述动平台转动连接；
所述固定基座下端还设有垂直向下的竖直座，所述第三支链包括连杆，所述连杆一端连接球副，所述球副的底座通过滑动移动副与所述竖直座滑动连接，所述连杆的另一端通过第三转动副与所述动平台转动连接。
其进一步特征在于：
所述第一支链、第二支链中，所述移动副的轴线垂直于所述万向副的第一轴线、第二轴线，两个所述万向副的第一轴线共轴，两个所述万向副的第二轴线互相平行、且平行于所述第一转动副的轴线；
所述第一支链、第二支链中，两个所述第一转动副的轴线互相平行；所述第三转动副的轴线垂直于所述第一转动副的轴线；
所述第一支链、第二支链中，所述移动副均为驱动副；在第三支链中，所述滑动移动副为驱动副；
所述移动副通过外部的电推杆驱动连接；
所述滑动移动副通过伺服电机带动滚珠丝杠驱动连接。
采用了上述结构后，由于第一支链、第二支链的移动副通过万向副与固定基座连接，同时第三支链的连杆通过球副连接滑动移动副，滑动移动副与竖直座滑动连接，移动副、连杆另一端通过转动副与动平台转动连接，则移动时，由第一支链、第二支链上的两个万向副的共轴的第一轴线与贯穿滑动移动副的第二轴线在任意位形下始终异面，从而使得其具有大范围的空间移动能力，应用前景广泛，同时该机构的整体结构简单、加工制造容易。
附图说明
图1为本发明整体结构的示意图。
图2为图1所示的机构中第一支链的立体结构示意图。
图3为图1所示的机构中第二支链的立体结构示意图。
图4为图1所示的机构中第三支链的立体结构示意图。
图中：1、固定基座；2、第一支链；21、万向副；22、移动副；23、第一转动副；3、第二支链；4、动平台；5、第三支链；51、滑动移动副；52、球副；53、连杆；54、第三转动副。
具体实施方式
如图1至图4所示，具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，包括固定基座1，固定基座1的下端设有动平台4，动平台4呈近似的三角形，固定基座1与动平台4之间设有第一支链2、第二支链3、第三支链5，其中第一支链2与第二支链3的结构相同、且相对第三支链3对称设置。
将第一支链3的结构展开具体描述，第一支链2包括移动副22，固定基座1的顶部对应第一支链2、第二支链3位置处设有通孔，移动副22的上端贯穿固定基座1上的通孔并套装于万向副21内部，并且可以相对万向副21上下滑移，万向副21固定安装于固定基座1的顶部，移动副22的下端通过第一转动副23与动平台4的角部转动连接。
固定基座1的下端还设有垂直向下的竖直座55，第三支链5包括连杆53，连杆53的一端连接球副52，球副52的底座通过滑动移动副51与竖直座55滑动连接，连杆53的另一端则通过第三转动副54与动平台4的另一角部转动连接。
同时第一支链2、第二支链3也称为UPR支链，第三支链5也称为PSR支链。第一支链2、第二支链3中，移动副22的轴线垂直于万向副21的第一轴线211、第二轴线212，移动副32的轴线垂直于万向副31的第一轴线311、第二轴线312；两个万向副的第一轴线(211、311)共轴，两个万向副的第二轴线(212、312)互相平行、且平行于第一转动副23的轴线231。
两个第一转动副(23、33)的轴线(231、331)互相平行，第三转动副54的轴线541则与第一转动副(23、33)的轴线(231、331)分别垂直。
进一步的，第一支链2、第二支链3中，移动副(22、32)均为驱动副，并通过外部的电推杆(图中未示出)驱动连接；同时在第三支链5中，滑动移动副51为驱动副，并通过伺服电机带动滚珠丝杠(图中未示出)驱动连接。
本发明中，移动时，从图1中可见，由第一支链2、第二支链3上的两个万向副31的共轴的第一轴线A，及贯穿滑动移动副51的第二轴线B可知，该机构的运动的方向受到由第一转轴A和第二转轴B构成的转角的影响，其任意方向运动时，则两条第一转轴A、第二转轴B靠近固定基座1且始终保持异面，从而使得其具有大范围的空间移动能力，应用前景广泛，同时该机构的整体结构简单、加工制造容易。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其包括固定基座，其特征在于：所述固定基座的下端设有动平台，所述固定基座与所述动平台之间设有第一支链、第二支链、第三支链，
所述第一支链与所述第二支链的结构相同、且相对所述第三支链对称设置，所述第一支链包括移动副，所述移动副的上端通过万向副与所述固定基座连接，所述移动副的下端通过第一转动副与所述动平台转动连接；
所述固定基座下端还设有垂直向下的竖直座，所述第三支链包括连杆，所述连杆一端连接球副，所述球副的底座通过滑动移动副与所述竖直座滑动连接，所述连杆的另一端通过第三转动副与所述动平台转动连接。
2.根据权利要求1所述的具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其特征在于：所述第一支链、第二支链中，所述移动副的轴线垂直于所述万向副的第一轴线、第二轴线，两个所述万向副的第一轴线共轴，两个所述万向副的第二轴线互相平行、且平行于所述第一转动副的轴线。
3.根据权利要求2所述的具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其特征在于：所述第一支链、第二支链中，两个所述第一转动副的轴线互相平行；所述第三转动副的轴线垂直于所述第一转动副的轴线。
4.根据权利要求3所述的具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其特征在于：所述第一支链、第二支链中，所述移动副均为驱动副；在第三支链中，所述滑动移动副为驱动副。
5.根据权利要求4所述的具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其特征在于：所述移动副通过外部的电推杆驱动连接。
6.根据权利要求5所述的具有两条异面转轴的RRP型两转一移并联机构，其特征在于：所述滑动移动副通过伺服电机带动滚珠丝杠驱动连接。
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