CN210551185U - 一种三自由度2pru-psr并联机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人技术领域。目的是提出了一种能够用于加工铝合金结构件的刚度精度高、灵活性好、加工速度快的三自由度2PRU‑PSR并联机构。技术方案是：一种三自由度2PRU‑PSR并联机构，包括壳状基座、带有电主轴的动平台以及并联连接在壳状基座与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链；所述的第一支链和第二支链结构相同且均依次包括连接于壳状基座与动平台之间的移动副、转动副、连杆以及虎克铰；每个支链中，转动副的转动轴线与移动副的轴线垂直，虎克铰的第一转动轴线与转动副的转动轴线平行；所述的第一支链和第二支链中，两个虎克铰的第二转动轴线共轴，两个转动副的转动轴线相互平行。

Description

一种三自由度2PRU-PSR并联机构

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种能够用于加工铝合金结构件的新型三自由度2PRU-PSR并联机构。

背景技术

目前传统的工业机器人大多为串联结构，该结构形式为开环且各关节控制形式独立没有耦合，具备结构形式简易、控制容易、工作空间大、正运动学方便求解等优质特性。基于以上优势，串联机器人已大量投入市场且技术相当成熟。但是，串联机器人开链的结构形式也会使得各个关节构件之间的变形量相互累加，使得机器人整体的刚度减小；同时各个关节构件之间的制造误差、装配误差、传动误差等误差因素也会累计增加，限制串联机器人的加工精度。因此在机床领域要求零件加工越来越精密的条件下，传统的串联机器人并不能胜任这类加工任务。为了突破这一技术瓶颈，并联机器人成为国内外学者和领域内研究人员的重点关注课题。尤其是少自由度的并联机构，随着对并联机构的研究和并联机构学的不断发展，越来越受到研究者的重视和青睐。相对于全并联六自由度机构而言，少自由度并联机构具有运动学简单、耦合性弱、容易模块化等优点，一些少自由度并联机构已经在工业领域中得到了成功应用。

现有的并联机构实用新型公布专利(如CN 101066593 A、CN 106903677 A、CN107175654 A)，机构内部的铰链数过多，影响加工精度，且结构复杂，生产加工难。因此，提出一种加工性能好、生产加工容易的少自由度并联机构十分有必要。

实用新型内容

本实用新型克服了上述背景技术中的不足，提出了一种能够用于加工铝合金结构件的刚度精度高、灵活性好、加工速度快的三自由度2PRU-PSR并联机构。

本实用新型提供的技术方案是：

一种三自由度2PRU-PSR并联机构，包括壳状基座、带有电主轴的动平台以及并联连接在壳状基座与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链；

所述的第一支链和第二支链结构相同且均依次包括连接于壳状基座与动平台之间的移动副、转动副、连杆以及虎克铰；每个支链中，转动副的转动轴线与移动副的轴线垂直，虎克铰的第一转动轴线与转动副的转动轴线平行；所述的第一支链和第二支链中，两个虎克铰的第二转动轴线共轴，两个转动副的转动轴线相互平行；

所述的第三支链依次包括连接于安装基座与动平台的第三移动副、第三球铰、第三连杆以及第三转动副。

所述第三支链中第三转动副的转动轴线与第一支链以及第二支链中的两个虎克铰的第二转轴轴线平行。

第一转动副轴线垂直且相交于第一移动副的第一导杆轴线，第二转动副轴线垂直且相交于第二移动副的第二导杆轴线。

所述的三条支链中的移动副轴线相互平行。

三条支链中的移动副均为驱动副；输入驱动依靠伺服电机带动滚珠丝杠驱动移动副实现。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的并联机构可以执行空间两转动一移动运动，具有刚度精度高、灵活性好、加工速度快、工作空间大、运动学相对简单、控制容易等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的PRS-PRU-PUR并联机构示意图。

图2为图1所示的并联机构中第一支链的立体结构示意图。

图3为图1所示的并联机构中第二支链的立体结构示意图。

图4为图1所示的并联机构中第三支链的立体结构示意图。

图中有：1、第一支链，2、第二支链，3、第三支链，4、壳状基座，5、电主轴，6、动平台，11、第一滑块，12、第一连杆，13、第一移动副，14、第一转动副，15、第一虎克铰，151、第一虎克铰的第一转轴，152、第一虎克铰的第二转轴，21、第二滑块，22、第二连杆，23、第二移动副，24、第二转动副，25、第二虎克铰，251、第二虎克铰的第一转轴，252、第二虎克铰的第二转轴，31、第三滑块，32、第三连杆，33、第三移动副，34、第三球铰，35、第三转动副。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步说明。

图1所示的三自由度2PRU-PSR并联机构(其中，P代表移动副，R代表转动副，U代表虎克铰，S代表球铰，且P代表该运动副是主动驱动副)包括：壳状基座4(图中，为方便展示将壳状基座简化成三个连为一体的杆状基座)、带有电主轴5的动平台6以及连接在壳状基座4和动平台6之间的第一支链1、第二支链2和第三支链3；通过三个支链中的输入驱动可实现动平台的一个移动和两个转动，所述的三条支链的移动副的导杆轴线相互平行。

如图1、图2、图3所示，所述的第一支链1和第二支链2具有完全相同的结构且空间位置呈对称分布，分别包括结构相同的第一滑块11和第二滑块21、结构相同的第一连杆12和第二连杆22以及结构相同的运动副。每个支链的运动副有三个；第一支链的3个运动副，一个是连接于壳状基座4和第一转动副14之间的第一移动副13(包括固定在壳状基座上的第一导杆以及与第一导杆滑动配合的第一滑块11)，一个是连接于第一滑块11与第一连杆12之间的第一转动副，一个是连接于第一连杆12与动平台6的第一虎克铰15，该支链称为PRU支链；所述的第一转动副14的转动轴线与第一移动副13的轴线垂直；所述的第一虎克铰15的第一转动轴线151与第一转动副14的转动轴线平行。第二支链的3个运动副，一个是连接于壳状基座和第二转动副24之间的第二移动副23(包括固定在壳状基座上的第二导杆以及与第二导杆滑动配合的第二滑块21)，一个是连接于第二滑块与第二连杆22之间的第二转动副，一个是连接于第二连杆与动平台的第二虎克铰25，该支链也称为PRU支链；所述的第二转动副的转动轴线与第二移动副的轴线垂直；所述的第二虎克铰的第一转动轴线251与第二转动副的转动轴线平行；所述的两个PRU支链中，第一虎克铰的第二转动轴线152和第二虎克铰的第二转动轴线252共轴，两个转动副(第一转动副与第二转动副)的转动轴线相互平行。

作为推荐，第一转动副的转动轴线垂直且相交于第一移动副的第一导杆轴线，第二转动副的转动轴线垂直且相交于第二移动副的第二导杆轴线。

图4所示的第三支链3依次包括连接于安装基座4与动平台6的三个运动副，一个是连接于壳状基座4和第三球铰34之间的第三移动副33(包括固定在壳状基座上的第三导杆以及与导杆滑动配合的第一滑块31)，一个是连接于第三滑块31与第三连杆32之间的第三球铰34，一个是连接于第三连杆32与动平台6的第三转动副35，该支链称为PSR支链；所述第三转动副35的转动轴线与第一支链和第二支链中的两个虎克铰的第二转轴(即第一虎克铰的第二转轴152以及第二虎克铰的第二转轴252)轴线平行。

本实用新型中，三个移动副均为主动驱动副，由伺服电机带动滚珠丝杠机构实现输入驱动；当移动副运动时，可实现并联机构中的动平台6在空间内两转动一移动的三自由度运动效果。

Claims (5)

1.一种三自由度2PRU-PSR并联机构，包括壳状基座(4)、带有电主轴(5)的动平台(6)以及并联连接在壳状基座与动平台之间的第一支链(1)、第二支链(2)和第三支链(3)；

所述的第一支链和第二支链结构相同且均依次包括连接于壳状基座与动平台之间的移动副、转动副、连杆以及虎克铰；每个支链中，转动副的转动轴线与移动副的轴线垂直，虎克铰的第一转动轴线与转动副的转动轴线平行；所述的第一支链和第二支链中，两个虎克铰的第二转动轴线共轴，两个转动副的转动轴线相互平行；

所述的第三支链依次包括连接于安装基座与动平台的第三移动副(33)、第三球铰(34)、第三连杆(32)以及第三转动副(35)。

2.根据权利要求1所述的三自由度2PRU-PSR并联机构，其特征在于：所述第三支链中第三转动副的转动轴线与第一支链以及第二支链中的两个虎克铰的第二转轴平行。

3.根据权利要求2所述的三自由度2PRU-PSR并联机构，其特征在于：第一转动副的转动轴线垂直且相交于第一移动副的第一导杆轴线，第二转动副的转动轴线垂直且相交于第二移动副的第二导杆轴线。

4.根据权利要求3所述的三自由度2PRU-PSR并联机构，其特征在于：三条支链中的移动副轴线相互平行。

5.根据权利要求4所述的三自由度2PRU-PSR并联机构，其特征在于：三条支链中的移动副均为主动驱动副；输入驱动依靠伺服电机带动滚珠丝杠驱动移动副实现。

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