具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构制造技术

本发明专利技术公开的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，包括有动平台和定平台，动平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链及第四支链与定平台连接。本发明专利技术的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，解决了现有并联机构结构单一，不能满足复杂境况下工作需求的问题。

Parallel mechanism with three-moving and two-moving and one-screw motion modes

【技术实现步骤摘要】
具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构。
技术介绍
并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6个自由度并联机构的研究较为全面和深入，但并联机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特的优势。具有多种运动模式的并联机构，在机构奇异位形下，具有运动分岔的特性，可以通过较少的驱动副和支链实现多种运动模式，从而适应多种不同的工作需要。并且这类机构的运动模式变换，不需要对机构进行重新组装，运动模式的变换速度快、过程简便。目前，具有三移动(3T)、两移动一螺旋运动(2T1H)的三自由度并联机构比较少见。这类新型并联机构能够适应多种不同的运动方式，适应多种境况下的工作，在运动仿真、机器装配、分拣抓取、钻凿作业等领域具有一定的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，解决了现有并联机构结构单一，不能满足复杂境况下工作需求的问题。本专利技术所采用的技术方案是，具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，包括有动平台和定平台，动平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链及第四支链与定平台连接。本专利技术的特征还在于，第一支链包括有与定平台连接的球副S11，球副S11依次连接有第一连杆、移动副P12、第二连杆、球副S13，球副S13与动平台连接。移动副P12上连接有液压驱动电机。第二支链包括有与定平台连接的球副S21，球副S21依次连接有第三连杆、移动副P22、第四连杆、球副S23，球副S23与动平台连接。移动副P22上连接有液压驱动电机。第三支链包括有与定平台连接的球副S31，球副S31依次连接有第五连杆、移动副P32、第六连杆、球副S33，球副S33与动平台连接。移动副P32上连接有液压驱动电机。第四支链包括有与定平台连接的移动副P41，移动副P41依次连接有第七连杆、螺旋副H42、第八连杆、移动副P43、第九连杆、螺旋副H44，螺旋副H44与定平台连接；第八连杆上还依次连接有移动副P45、第十连杆、移动副P46，移动副P46与动平台连接。移动副P41上连接有液压驱动电机。本专利技术的有益效果是，解决了现有并联机构结构单一，不能满足复杂境况下工作需求的问题。本专利技术的并联机构通过四条支链的设置，且在结构上尽可能设计的对称，使其具有良好的运动性能。在一定条件下通过控制第一、二、三支链中的移动副和第四支链中的移动副使得该并联机构实现不同的运动模式，即包括三移动(3T)、两移动一螺旋运动(2T1H)能够适用到运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床、钻凿作业等领域。附图说明图1是本专利技术的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构初始位形示意图；图2是本专利技术的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构3T运动模式位形示意图；图3是本专利技术的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构2T1H运动模式位形示意图。图中，1.第一连杆，2.第二连杆，3.第三连杆，4.第四连杆，5.第五连杆，6.第六连杆，7.第七连杆，8.第八连杆，9.第九连杆，10.第十连杆，11.动平台，12.定平台。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，如图1所示，包括动平台11和定平台12，动平台11分别通过第一支链、第二支链、第三支链及第四支链与定平台12连接。定义动平台11与第一支链连接处为A1，定义动平台11与所述第二支链连接处为A2，定义动平台与第三支链连接处为A3，定义动平台11与第四支链连接处为O。定义定平台12与第一支链连接处为B1，定义定平台12与所述第二支链连接处为B2，定义定平台12与第三支链连接处为B3，定义定平台12与第四支链连接处为B4、B5。定平台12为B1、B2、B3、B4、B5所在平面。第一支链包括有与定平台12连接的球副S11，球副S11依次连接有第一连杆1、移动副P12、第二连杆2、球副S13，球副S13与动平台11连接。移动副P12上连接有液压驱动电机。第二支链包括有与定平台12连接的球副S21，球副S21依次连接有第三连杆3、移动副P22、第四连杆4、球副S23，球副S23与动平台11连接。移动副P22上连接有液压驱动电机。第三支链包括有与定平台12连接的球副S31，球副S31依次连接有第五连杆5、移动副P32、第六连杆6、球副S33，球副S33与动平台11连接。移动副P32上连接有液压驱动电机。第四支链包括有与定平台12连接的移动副P41，移动副P41依次连接有第七连杆7、螺旋副H42、第八连杆8、移动副P43、第九连杆9、螺旋副H44，螺旋副H44与定平台12连接；第八连杆8上还依次连接有移动副P45、第十连杆10、移动副P46，移动副P46与动平台11连接。移动副P41上连接有液压驱动电机。本专利技术的并联机构，在图1所示的位形下，连接定平台12的球副S11，球副S21，球副S31的三个连接点形成等边三角形，连接动平台11的球副S13，球副S23，球副S33的三个连接点形成等边三角形。动平台11的等边三角形要比定平台12的三角形尺寸小，且在该机构的初始位形下，上述两个三角形的三条边对应平行。并联机构具有3T1R瞬时自由度，3个移动副P12、移动副P22、移动副P32的移动方向为一般方向；移动副P41与移动副P43的移动方向平行，螺旋副H42与螺旋副H43的螺旋轴线共线，移动副P45的移动方向与P41的移动方向垂直，移动副P45的移动方向与H42的轴线方向垂直。移动副P46的移动方向与H42的轴线不垂直，也不平行，且移动副P46的移动方向与移动副P45的移动方向垂直。螺旋副H42与螺旋副H44的螺旋轴线重合，且螺距相同，螺旋方向相同。移动副P41的移动方向与螺旋副H42的轴线垂直。本专利技术的并联机构，在图1所示的机构位形下，该并联机构具有3T1R瞬时自由度，移动副P12、移动副P22、移动副P32、移动副P41上均连接有液压驱动电机，控制移动副P12、移动副P22、移动副P32、移动副P41，使得机构运动到图2所示的机构位形。在此位形下，第四支链中的螺旋副H42的轴线和螺旋副H44不共线，此位形下，机构具有3T运动模式。控制移动副P12、移动副P22、移动副P32实现机构在3T运动模式下机构的控制。本专利技术的并联机构，在图1所示的机构位形下，该并联机构具有3T1R运动模式，控制移动副P12、移动副P22、移动副P32、移动副P41，使得机构运动到图3所示的机构位形。在此位形下，第四支链中的螺旋副H42的轴线和螺旋副H44共线，移动副P41与移动副P43的移动方向不平行，此位形下，机构具有2T1H运动模式。控制移动副P12、移动副P22、移动副P32实现机构在2T1H运动模式下机构的控制。本专利技术的并联机构通过四条支链的设置在一定条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，其特征在于，包括有动平台(11)和定平台(12)，所述动平台(11)分别通过第一支链、第二支链、第三支链及第四支链与定平台(12)连接。

【技术特征摘要】
1.具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，其特征在于，包括有动平台(11)和定平台(12)，所述动平台(11)分别通过第一支链、第二支链、第三支链及第四支链与定平台(12)连接。2.根据权利要求1所述的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，其特征在于，所述第一支链包括有与定平台(12)连接的球副S11，所述球副S11依次连接有第一连杆(1)、移动副P12、第二连杆(2)、球副S13，所述球副S13与动平台(11)连接。3.根据权利要求2所述的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，其特征在于，所述移动副P12上连接有液压驱动电机。4.根据权利要求1所述的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，其特征在于，所述第二支链包括有与定平台(12)连接的球副S21，所述球副S21依次连接有第三连杆(3)、移动副P22、第四连杆(4)、球副S23，所述球副S23与动平台(11)连接。5.根据权利要求4所述的具有三移动和两移动一螺旋运动模式的并联机构，其特征在于，所述移动副P22上连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61