结构可调的三自由度并联机构制造技术

本发明专利技术公开了一种结构可调的三自由度并联机构，包括定平台、动平台与三个支链。每个支链均包括调节部件、立柱、移动副、转动副、连杆和球面副，其中调节部件由滑轨、滑块、镶条和螺钉组成。调节部件上的滑轨水平安装在定平台上，滑轨与滑块下部的滑槽配合，立柱垂直安装在滑块上，移动副与立柱连接，移动副的轴线与定平台上平面垂直，移动副与转动副连接，转动副的轴线与定平台的上平面平行，连杆的一端与转动副连接，连杆的另一端与球面副连接，球面副安装在动平台上。本发明专利技术通过滑轨与滑槽调节三个立柱的角度，可方便快速地调节连杆的布置形式，通过镶条与螺钉快速固定，便于安装，节省调整时间，提高效率。

【技术实现步骤摘要】
结构可调的三自由度并联机构
本专利技术涉及一种结构可调的三自由度并联机构，尤其是由一种由移动副、转动副和球面副构成的三自由度并联机构，属于机器人应用

技术介绍
并联机构也称并联机器人，是机器人的两大分支之一。与串联机器人相比，并联机器人具有刚度大、承载能力强、精度高等优点。在很多场合，并不需要具有六个自由度，机械结构与控制系统简单的少自由度机构就能很好地满足要求。其中，具有三个自由度的3-PRS(P为移动副，R为转动副，S为球面副)并联机构是最典型的代表之一，得到了国际工业界及学术界的广泛关注，并投入了大量的研究。3-PRS并联机构的一些特殊构型已在工业生产中得到了成功应用。3-PRS并联机构代表了一类机构，包含三个相同的分支，并且每个分支都具有一个移动副、转动副与球面副。不同结构类型、不同结构尺寸下3-PRS并联机构的特性、性能等差异很大。为了进行充分研究，使其获得更加广泛的应用，常常需要针对不同的结构类型、不同的结构尺寸搭建机构硬件平台。专利《工作空间可调的三自由度并联机构及其调整方法》(申请号：201410618331.1)针对一种特定的机构类型(连杆布置形式)，提供了一种工作空间可调的3-PRS并联机构，在这种特定的构型下可以调节结构尺寸，极大地方便了研究。专利《三自由度并联机构的可调运动平台及调节方法》(申请号：201510041594.5)提供的可调(运)动平台可以适用于不同的3-PRS并联机构类型(连杆布置形式)，在构建3-PRS并联机构时(运)动平台不必重新设计制作。但是，当研究不同的3-PRS并联机构类型时，新的定平台、立柱等部分还需要重新构建，从而增加了实验硬件成本与时间成本。
技术实现思路
本专利技术针对一类3-PRS并联机构在研究不同结构类型的过程中，需要重新搭建新的定平台、立柱等的技术问题，提供了一种结构可调的3-PRS并联机构，通过调节三个立柱转过的角度，从而调节连杆的布置形式、形成不同的结构类型，有效地解决了上述技术问题。本专利技术采取的技术方案是：一种结构可调的三自由度并联机构，包括定平台1、动平台2、第一支链3、第二支链4和第三支链5，所述第一支链3、第二支链4和第三支链5中的每一个支链均包括以下部件：调节部件31，41，51、立柱32，42，52、移动副33，43，53、转动副34，44，54、连杆35，45，55和球面副36，46，56，调节部件31，41，51由滑轨311，411，511、滑块312，412，512、镶条313，413，513和螺钉314，414，514组成，上述每个支链中所包括的部件的连接结构为：滑轨311，411，511和镶条313，413，513安装在滑块312，412，512下部的滑槽之内，螺钉314，414，514安装在滑块312，412，512侧面的螺纹孔内，调节部件31，41，51上的滑轨311，411，511水平安装在定平台1上，滑轨311，411，511与滑块312，412，512下部的滑槽配合，立柱32，42，52垂直安装在滑块312，412，512上，滑块312，412，512上连接立柱32，42，52，移动副33，43，53与立柱32，42，52连接、移动副33，43，53的轴线与定平台1上平面垂直，移动副33，43，53与转动副34，44，54连接，转动副34，44，54的轴线与定平台1的上平面平行，连杆35，45，55的一端与转动副34，44，54连接，连杆35，45，55的另一端与球面副36，46，56连接，球面副36，46，56安装在动平台2上，三个滑轨311，411，511的各自对称轴线在定平台1上的投影相交于一点O，并且之间互为120°夹角，三个滑轨311，411，511的截面均为梯形，梯形截面的内侧为斜边、外侧为直角边；三个滑块(312、412、512)下部的滑槽的截面均为梯形，梯形截面的内侧为斜边、外侧为直角边，三个滑轨311，411，511均为圆弧形，圆弧形滑轨311，411，511的内侧为圆锥面、外侧为圆柱面，每个滑轨311，411，511内侧圆锥面的轴线与外侧圆柱面的轴线重合，三个滑轨311，411，511内侧面与外侧面的重合轴线在定平台1上的投影点分别为P1、P2、P3，三个投影点P1、P2、P3呈正三角形，P1、P2、P3确定的圆的圆心与三个滑轨41，51，61的对称轴线投影的交点O重合，与三个滑轨311，411，511配合的三个滑块312，412，512下部的滑槽均为圆弧形，圆弧形滑槽的内侧为圆锥面、外侧为圆柱面，每个滑槽内侧圆锥面的轴线与外侧圆柱面的轴线重合。进一步，每个支链中滑块312，412，512下部的滑槽的上平面和内侧圆锥面均为定位面；滑轨311，411，511的上平面和内侧圆锥面均为定位面，另一侧圆柱面通过圆弧形镶条313，413，513用螺钉314，414，514顶紧，将滑块311，411，511及立柱32，42，52固定。更进一步，滑块312，412，512下部的滑槽的梯形截面平行的两边中短边的长度大于滑轨311，411，511的梯形截面平行的两边中长边的长度。再进一步，三个滑块312，412，512上部均设置圆角矩形通孔，三个滑块312，412，512的一个侧面均设置了螺纹孔，螺纹孔轴线与滑槽的外圆柱面垂直。本专利技术具有的有益的效果是：通过滑轨与滑槽调节三个立柱各自绕P1、P2、P2点所经过的垂直直线转过的角度，可方便快速地调节连杆的布置形式，通过镶条与螺钉快速固定，便于安装，节省调整时间，提高效率；滑块上设置了圆角矩形通孔，使三个立柱在定平台径向可调，可以满足不同尺寸的立柱、滑块、转动副的需要；可以根据研究的需要调整出大量的不同的构型，大大节省了机械硬件构建的成本。附图说明图1是本专利技术提供的机构装配简图；图2是本专利技术提供的定平台与滑轨装配后的俯视图；图3是本专利技术提供的调节部件与定平台、立柱等位置关系图；图4是本专利技术提供的调节部件的轴测图；图5是本专利技术提供的滑块的仰视图；图6是本专利技术提供的滑块下部的滑槽与滑轨的截面形状图；图7是本专利技术可调节成的一种结构构型简图；图8是本专利技术可调节成与图7对应的一种结构构型俯视图；图9是本专利技术可调节成的一种结构构型简图；图10是本专利技术可调节成与图9对应的一种结构构型俯视图；图11是本专利技术可调节成的一种结构构型简图；图12是本专利技术可调节成与图11对应的一种结构构型俯视图。图中：1、定平台2、动平台3、第一支链4、第二支链5、第三支链31、第一调节部件41、第二调节部件51、第三调节部件32、第一立柱42、第二立柱52、第三立柱33、第一移动副43、第二移动副53、第三移动副34、第一转动副44、第二转动副54、第三转动副35、第一连杆45、第二连杆55、第三连杆36、第一球面副46、第二球面副56、第三球面副311、第一滑轨411、第二滑轨511、第三滑轨312、第一滑块412、第二滑块512、第三滑块313、第一镶条413、第二镶条513、第三镶条314、螺钉414、螺钉514、螺钉。具体实施方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。如图1～5所示，本专利技术提供的结构可调的三自由度并联机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构可调的三自由度并联机构，其特征在于：所述并联机构包括定平台(1)、动平台(2)、第一支链(3)、第二支链(4)和第三支链(5)，第一支链(3)、第二支链(4)和第三支链(5)中的每一个支链均包括以下部件：第一调节部件(31，41，51)、第一立柱(32，42，52)、第一移动副(33，43，53)、第一转动副(34，44，54)、第一连杆(35，45，55)和第一球面副(36，46，56)，第一调节部件(31，41，51)由第一滑轨(311，411，511)、第一滑块(312，412，512)、第一镶条(313，413，513)和螺钉(314，414，514)组成，上述每个支链中所包括的部件的连接结构为：第一滑轨(311，411，511)和第一镶条(313，413，513)安装在第一滑块(312，412，512)下部的滑槽之内，螺钉(314，414，514)安装在第一滑块(312，412，512)侧面的螺纹孔内，第一调节部件(31，41，51)上的第一滑轨(311，411，511)水平安装在定平台(1)上，第一滑轨(311，411，511)与第一滑块(312，412，512)下部的滑槽配合，第一立柱(32，42，52)垂直安装在第一滑块(312，412，512)上，第一滑块(312，412，512)上连接第一立柱(32，42，52)，第一移动副(33，43，53)与第一立柱(32，42，52)连接，第一移动副(33，43，53)的轴线与定平台(1)上平面垂直，第一移动副(33，43，53)与第一转动副(34，44，54)连接，第一转动副(34，44，54)的轴线与定平台(1)的上平面平行，第一连杆(35，45，55)的一端与第一转动副(34，44，54)连接，第一连杆(35，45，55)的另一端与第一球面副(36，46，56)连接，第一球面副(36，46，56)安装在动平台(2)上，三个滑轨(311，411，511) 各自的对称轴线在定平台(1)上的投影相交于一点O，并且之间互为120°夹角，三个滑轨(311，411，511)的截面均为梯形，梯形截面的内侧为斜边、外侧为直角边；三个滑块(312、412、512)下部的滑槽的截面均为梯形，梯形截面的内侧为斜边、外侧为直角边，三个滑轨(311、411、511)均为圆弧形，圆弧形滑轨(311、411、511)的内侧为圆锥面、外侧为圆柱面，每个滑轨(311、411、511)内侧圆锥面的轴线与外侧圆柱面的轴线重合，三个滑轨(311、411、511)内侧面与外侧面的重合轴线在定平台(1)上的投影点分别为P1、P2、P3，三个投影点P1、P2、P3呈正三角形，P1、P2、P3确定的圆的圆心与三个滑轨(41、51、61)的对称轴线投影的交点O重合，与三个滑轨(311、411、511)配合的三个滑块(312、412、512)下部的滑槽均为圆弧形，圆弧形滑槽的内侧为圆锥面、外侧为圆柱面，每个滑槽内侧圆锥面的轴线与外侧圆柱面的轴线重合。...

【技术特征摘要】
1.一种结构可调的三自由度并联机构，所述并联机构包括定平台(1)、动平台(2)、第一支链(3)、第二支链(4)和第三支链(5)，第一支链(3)、第二支链(4)和第三支链(5)中的每一个支链均包括以下部件：调节部件(31，41，51)、立柱(32，42，52)、移动副(33，43，53)、转动副(34，44，54)、连杆(35，45，55)和球面副(36，46，56)，调节部件(31，41，51)由滑轨(311，411，511)、滑块(312，412，512)、镶条(313，413，513)和螺钉(314，414，514)组成，上述每个支链中所包括的部件的连接结构为：滑轨(311，411，511)和镶条(313，413，513)安装在滑块(312，412，512)下部的滑槽之内，螺钉(314，414，514)安装在滑块(312，412，512)侧面的螺纹孔内，调节部件(31，41，51)上的滑轨(311，411，511)水平安装在定平台(1)上，滑轨(311，411，511)与滑块(312，412，512)下部的滑槽配合，立柱(32，42，52)垂直安装在滑块(312，412，512)上，滑块(312，412，512)上连接立柱(32，42，52)，移动副(33，43，53)与立柱(32，42，52)连接，移动副(33，43，53)的轴线与定平台(1)上平面垂直，移动副(33，43，53)与转动副(34，44，54)连接，转动副(34，44，54)的轴线与定平台(1)的上平面平行，连杆(35，45，55)的一端与转动副(34，44，54)连接，连杆(35，45，55)的另一端与球面副(36，46，56)连接，球面副(36，46，56)安装在动平台(2)上，三个滑轨(311，411，511)各自的对称轴线在定平台(1)上的投影相交于一点O，并且之间互为120°...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国强，刘彦伟，康件丽，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41