一种三移一转四自由度解耦并联机构制造技术

本发明专利技术属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦并联机构。其包括定平台、动平台、以及连接定平台和动平台的四个分支。所述定平台为长方形，两相邻底边圆柱导轨，所述圆柱导轨的轴线与定平台平行，另两相邻边布置有一个圆柱和一个方形导轨其轴线和中心线垂直于定平台，动定平台为长方形。分支一是由一个圆柱副和一个平行四边形铰链和两个轴线相互垂直转动副，以及连接它们的三个连杆组成；分支二是由一个圆柱副和一个平行四边形铰链和两个轴线相互垂直转动副，以及连接它们的三个连杆组成；分支三是由三个中心线相互垂直的移动副和一个转动副以及连接它们的三个连杆组成；分支四是由一个圆柱副和两个转动副其三个运动副轴线相互平行及连接它们的两个连杆组成。本发明专利技术结构稳定，能够实现动平台沿平行于定平台方向及垂直于定平台的三个移动和绕垂直于定平台轴线的转动，各运动解耦、易于控制、刚性好、速度快，承载力强。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】所属
本专利技术属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦并联机构。
技术介绍
并联机构一般由动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，使机构具有两个或两个以上的自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。与串联机构相比，并联机构具有承载力大、刚度高、运动速度快、累积误差小、动力学性能好等优点。三自由度并联机器人机构得到了较多的研宄，国际上已有多种三自由度并联机器人机构得到了实际应用，如Delta机构。随着并联机器人在工业领域的不断普及，并联机构存在的强耦合性特点却在制约着并联机器人的发展。并联机构强耦合性的存在使得机构存在着诸多问题，比如导致运动学有多组解和工作空间减小，且使得机构轨迹规划和精度控制困难。因此如何实现并联机构的解耦，已成为一个机构学研宄领域的挑战性课题。我国不少机构学者已设计出诸多四、五自由度新型并联机器人机构，并申请了相关专利，如中国专利:CN201380496, CN104029196A，CN104015186A，CN104102170A，CN103707281A，CN102601793A。目前对于四、五自由度并联机器人机构解耦性研宄则相对较少。中国专利CN 102896628A，CN 103624778 A分别提出一种四自由度解耦并联机器人机构上述专利技术机构虽然机构动平台能实现四自由度运动，但是能实现三移一转四自由度的解耦的并联机构十分稀少，大部分并联机构的解耦性并没有很好解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构稳定、易于控制、运动解耦的三移一转四自由度并联机构。本专利技术包括定平台、动平台、以及连接定平台和动平台的四个分支。四个分支中，分支一和分支二的结构完全相同均由一个圆柱副和一个平行四边形铰链和两个轴线相互垂直转动副，以及连接它们的连杆组成；分支三由三个中心线相互垂直的移动副和一个转动副以及连接它们的连杆组成；分支四是由一个圆柱副和两个转动副其三个运动副轴线相互平行及连接它们的连杆组成。分支一和分支二中第一连杆的一端通过圆柱副与定平台圆柱导轨连接，另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过转动副与第二个连杆连接，连杆另一端通过转动副动平台连接；分支三第一连杆的一端通过移动副与定平台连接，另一端通过移动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过移动副与第三个连杆连接，第三个连杆另一端通过转动副与动平台连接；分支四中第一连杆的一端通过圆柱副与定平台圆柱导轨连接，第一连杆另一端通过转动副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接。上述四个分支中，分支一、二中圆柱副轴线、平行四边形铰链轴线及与之连接的一个转动副轴线平行，与动平台连接的转动副轴线垂直于动平台；分支三中与动平台相连一个转动副其轴线垂直于动平台，三个移动副轴线相互垂直；分支四中圆柱副及两个转动副轴线相互平行且垂直于定平台。上述四个分支中，结构完全相同的分支一、二分别与定平台连接的圆柱副为各分支的输入运动副，第一连杆在圆柱副的驱动下发生移动，并带动第二连杆发生移动，第二连杆的移动带动动平台发生移动；分支三中，与动平台连接的转动副为输入运动副，在转动副的驱动下带动动平台转动；分支四中，与定平台连接的圆柱副为输入运动副，第一连杆在圆柱副的驱动下发生上下移动，并带动第二连杆发生上下移动，第二连杆的移动带动动平台发生上下移动；且这三个方向的三个移动和一个转动运动是解耦的，互不干涉。本专利技术与现有技术相比具有如下优点:1、结构稳定，运动副有低副也有复合运动副，装配简单；2、实现了空间三个移动自由度和一个转动自由度运动解耦；3、所有输入驱动全部与平台相连，这样减少了杆件的负载，具有良好的运动性和稳定性及较大的反应速度。【附图说明】图1是本专利技术的立体示意简图；图2整体示意结构简图；图3整体结构左视图。【具体实施方式】在图2、3所示的一种三移一转四自由度解耦空间并联机构示意图中，定平台I动平台10为长方形结构，该定平台的相邻两边布置有圆柱导轨2、11，导轨的轴线与定平台I平行。该定平台另相邻两边布置有一个圆柱26和一个方形导轨19其轴线和中心线垂直于定平台；分支一中的第一连杆4的一端通过圆柱副3与圆柱导轨2连接，该连杆3的另一端与平行四边形铰链5连接，平行四边形铰链5另一端通过转动副7与连杆8连接，8的另一端通过转动副9动平台10连接；分支二中的第一连杆13的一端通过圆柱副12与圆柱导轨11连接，该连杆13的另一端与平行四边形铰链14连接，平行四边形铰链14另一端通过转动副16与连杆17连接，17的另一端通过转动副18与动平台10连接；分支三中的第一连杆20的一端通过移动副19与定平台连接，该第一连杆20的另一端通过移动副21与第二连杆的22 —端连接，该第二连杆22的另一端通过移动副23与第三连杆24连接，连杆24另一端通过转动副25与动平台10连接；分支四中第一个连杆28通过圆柱副27与圆柱导轨26连接，第一个连杆28另一端通过转动副29与第二个连杆30连接，连杆30的另一端通过转动副31与动平台10连接。分支一中的圆柱副3的轴线平行定平台所在的边，平行四边形铰链4、及与铰链连接的一个转动副7的轴线相互平行，与动平台连接的转动副9轴线垂直于动平台10且垂直于3、5、7、轴线；分支二中圆柱副12的轴线平行定平台所在的边，垂直于分支一中圆柱副3轴线，平行四边形铰链14、及与铰链连接的一个转动副16，与动平台连接的转动副18轴线垂直于动平台10且垂直于12、14、16轴线平行于转动副轴线9 ;分支三中与定平台连接的移动副20中心线垂直于定平台，移动副19、21、23中心线两两相互垂直，与动平台连接的转动副25轴线平行与转动副9、18，垂直于定平台I ;分支四中，第一个连杆通过圆柱副27移动副与18中心线垂直与动平台，转动副29、31轴线相互平行且平行于圆柱副27轴线。【主权项】1.一种三移一转四自由度解耦并联机构，其包括定平台、动平台、以及连接定平台和动平台的四个分支。其特征在于:分支一中第一连杆的一端通过圆柱副与定平台圆柱导轨连接，另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过转动副与第二个连杆连接，连杆另一端通过转动副动平台连接；分支二中第一连杆的一端通过圆柱副与定平台圆柱导轨连接，另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过转动副与第二个连杆连接，连杆另一端通过转动副动平台连接；分支三第一连杆的一端通过移动副与定平台连接，另一端通过移动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过移动副与第三个连杆连接，第三个连杆另一端通过转动副与动平台连接；分支四中第一连杆的一端通过圆柱副与定平台圆柱导轨连接，第一连杆另一端通过转动副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接。2.根据权利要求1所述的一种解耦的三移一转四自由度并联机构，其特征在于:上述分支一中圆柱副轴线、平行四边形铰链轴线及与之连接的一个转动副轴线平行，与动平台连接的转动副轴线垂直于动平台；上述分支二中圆柱副轴线、平行四边形铰链轴线及与之连接的一个转动副轴线平行，与动平台连接的转动副轴线垂直于动平台；上述分支三中与动平台相连一个转动副其轴线垂直于动平台，三个移动副轴线相互垂直；上述分支四中圆柱副及两个转动副轴线相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三移一转四自由度解耦并联机构，其包括定平台、动平台、以及连接定平台和动平台的四个分支。其特征在于：分支一中第一连杆的一端通过圆柱副与定平台圆柱导轨连接，另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过转动副与第二个连杆连接，连杆另一端通过转动副动平台连接；分支二中第一连杆的一端通过圆柱副与定平台圆柱导轨连接，另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过转动副与第二个连杆连接，连杆另一端通过转动副动平台连接；分支三第一连杆的一端通过移动副与定平台连接，另一端通过移动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过移动副与第三个连杆连接，第三个连杆另一端通过转动副与动平台连接；分支四中第一连杆的一端通过圆柱副与定平台圆柱导轨连接，第一连杆另一端通过转动副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹毅，秦友蕾，周辉，吴静静，刘凯，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32