一种具有三个平移自由度的单环并联操作手制造技术

本发明专利技术涉及一种具有三个平移自由度的单环并联操作手，单环并联操作手包括三自由度驱动系统，两条串联支链组件，末端执行器组件，其中三自由度驱动系统由三个轴线平行的滚珠丝杠，同步带传动组件和斜齿轮组组成，两条支链分别为RRR支链和RUU支链；所述末端执行器组件通过两条支链连接在三自由度驱动系统上。末端执行器组件在驱动系统及两条支链的约束下具有三个平移自由度。与现有的三自由度并联操作手相比，本发明专利技术的单环并联操作手的三个电机均安装在机架上，避免机构中出现活动电机，且机构只有两条支链，结构简单、紧凑，工作空间大，活动杆件少，惯性小，具有很好的动态响应性能、任务适应性和可操作性。

A single loop parallel manipulator with three translational degrees of freedom

【技术实现步骤摘要】
一种具有三个平移自由度的单环并联操作手
本专利技术专利属于机器人
，特别涉及一种具有三个平移自由度的单环并联操作手。
技术介绍
并联操作手由于多闭环结构，具有精度高，承载能力大，刚度大，加速性能好等优点，引起了国内外学者的广泛的研究，并在工业生产中得到了应用。传统并联操作手由于存在较多的支链和杆件，增加了杆件间的干涉和支链间的闭环约束，极大的限制了动平台的工作空间，为了满足一些任务的需求，通常需要将并联操作手的整体尺寸设计得很大，浪费了对空间的利用，且复杂的结构增加了控制系统的复杂程度，这些缺点极大地限制了并联操作手在工程实际中的运用。因此，设计一种结构简单、紧凑，承载能力好，工作空间大，控制系统简单的并联操作手，可以拓展并联操作手在工程实际中的应用。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题在于提供一种具有三个平移自由度的单环并联操作手，单环并联操作手结构简单、紧凑，工作空间大，在对工作任务的适应性和可操作性方面有显著的提升。本专利技术解决技术问题采用的方案是：一种具有三个平移自由度的单环并联操作手包括三自由度驱动系统，第一支链组件，第二支链组件，末端执行器组件，其特征在于：所述三自由度驱动系统包括基座、第一、第二和第三驱动电机、第一左旋滚珠丝杠、第一左旋滚珠丝杠螺母、第二右旋滚珠丝杠、第二右旋滚珠丝杠螺母、第三左旋滚珠丝杠、第三左旋滚珠丝杆螺母、第一滑块导轨、第一滑块、第二滑块导轨、第二滑块、滚珠丝杠螺母支撑架、同步带、斜齿轮轴、第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器。进一步的，所述第一、第二和第三驱动电机通过螺栓固定安装在基座上；所述第一左旋滚珠丝杠、第二右旋滚珠丝杠和第三左旋滚珠丝杠的一端通过第一、第二和第三联轴器分别与第一、第二和第三驱动电机的输出轴固定连接，所述第一左旋滚珠丝杠、第二右旋滚珠丝杠和第三左旋滚珠丝杠的另一端与基座连接形成转动副；所述第一左旋滚珠丝杠螺母、第二右旋滚珠丝杠螺母和第三左旋滚珠丝杠螺母分别与第一左旋滚珠丝杠、第二右旋滚珠丝杠和第三左旋滚珠丝杠连接形成螺旋副；所述第一左旋滚珠丝杠螺母、第二右旋滚珠丝杠螺母、第三左旋滚珠丝杠螺母和斜齿轮轴均与滚珠丝杆螺母支撑架连接形成转动副；所述第一滑块导轨和第二滑块导轨通过螺栓固定连接在基座上；所述第一滑块和第二滑块通过螺栓固定连接在滚珠丝杠螺母支撑架上；所述第一滑块和第二滑块分别与第一滑块导轨和第二滑块导轨连接形成直线移动副；所述第一左旋滚珠丝杠螺母和第二右旋滚珠丝杠螺母之间通过同步带连接形成同步带传动；所述第三左旋滚珠丝杠螺母和斜齿轮轴之间形成正交斜齿轮传动。所述第一支链组件包括第一驱动杆件，转轴，第二被动杆件。进一步的，所述第二被动杆件通过转轴与第一驱动杆件连接形成转动副。所述第二支链组件包括第三驱动杆件，第一十字形连接轴，第四被动杆件，第二十字形连接轴。进一步的，所述第四被动杆件通过第一十字形连接轴与第三驱动杆件连接形成虎克铰；所述第二十字形连接轴与第四被动杆件连接。所述末端执行器组件包括动平台和执行装置模块。进一步的，所述执行装置模块通过螺栓固定连接在动平台上。进一步的，所述第一支链组件中的第一驱动连杆通过螺栓与三自由度驱动系统中的第二右旋滚珠丝杠螺母固定连接；所述第一支链组件中的第二被动连杆与末端执行器组件中的动平台连接形成转动副；所述第二支链组件中的第三驱动连杆通过螺栓、键与三自由度驱动系统中的斜齿轮轴固定连接；所述第二支链组件中的第四被动连杆通过第二十字形连接轴与末端执行器组件中的动平台连接形成虎克铰。本专利技术的一种具有三个平移自由度的单环并联操作手的有益技术效果是：1、设计了一种结构紧凑的三自由度驱动系统，所有电机均安装在机架上，提高了承载能力。2、三自由度驱动系统驱动两条支链，使得操作手具有三个平移自由度；操作手结构简单，整体尺寸紧凑，易于控制；运动杆件少，惯性小，动态响应性能好；支链数目少，杆件干涉和支链约束少，扩大了操作手的工作空间，提高了操作手的灵活性，具有较好的任务适应性和可操作性。附图说明图1是本专利技术的一种具有三个平移自由度的单环并联操作手的整体结构示意图；图2是本专利技术的三自由度驱动系统的结构示意图(一)；图3是本专利技术的三自由度驱动系统的结构示意图(二)；图4是本专利技术的第一支链组件的结构示意图；图5是本专利技术的第二支链组件的结构示意图；图6是本专利技术的末端执行器组件的结构示意图；1.三自由度驱动系统，2.第一支链组件，3.第二支链组件，4.末端执行器组件101.基座，102.第一驱动电机，103.第二驱动电机，104.第三驱动电机，105.第二右旋滚珠丝杠，106.第二右旋滚珠丝杠螺母，107.同步带，108.斜齿轮轴，109.滚珠丝杠螺母支撑架，110.第三左旋滚珠丝杠，111.第一左旋滚珠丝杠，112.第一滑块导轨，113.第二滑块导轨，114.第一滑块，115.第二滑块，116.第三左旋滚珠丝杠螺母，117.第一左旋滚珠丝杠螺母，118.第一联轴器，119.第三联轴器，120.第二联轴器201.第一驱动连杆，202.转轴，203.第二被动连杆301.第三驱动连杆，302.第一十字形连接轴，303.第四被动连杆，304.第二十字形连接轴401.动平台，402.执行装置模块具体实施方式为进一步了解本专利技术提供的一种具有三个平移自由度的单环并联操作手，下面结合附图和详细实施例对本专利技术进行具体说明。图1为本专利技术提供的一种具有三个平移自由度的单环并联操作手的整体结构示意图，在图1中，单环并联操作手包括三自由度驱动系统(1)，第一支链组件(2)，第二支链组件(3)，末端执行器组件(4)。图2、3为本专利技术提供的一种具有三个平移自由度的单环并联操作手的三自由度驱动系统(1)的结构示意图，在图2、3中，三自由度驱动系统(1)包括基座(101)，第一驱动电机(102)，第二驱动电机(103)，第三驱动电机(104)，第二右旋滚珠丝杠(105)，第二右旋滚珠丝杠螺母(106)，同步带(107)，斜齿轮轴(108)，滚珠丝杠螺母支撑架(109)，第三左旋滚珠丝杠(110)，第一左旋滚珠丝杠(111)，第一滑块导轨(112)，第二滑块导轨(113)，第一滑块(114)，第二滑块(115)，第三左旋滚珠丝杠螺母(116)，第一左旋滚珠丝杠螺母(117)，第一联轴器(118)，第三联轴器(119)，第二联轴器(120)。第一、第二和第三驱动电机(102、103和104)通过螺栓固定安装在基座(101)上。第一左旋滚珠丝杠(111)、第二右旋滚珠丝杠(105)和第三左旋滚珠丝杠(110)的一端通过第一、第二和第三联轴器(118、120和119)分别与第一、第二和第三驱动电机(102、103和104)的输出轴固定连接。第一左旋滚珠丝杠(111)、第二右旋滚珠丝杠(105)和第三左旋滚珠丝杠(110)的另一端与基座(101)相连形成转动副。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有三个平移自由度的单环并联操作手，所述单环并联操作手包括三自由度驱动系统、第一支链组件、第二支链组件、末端执行器组件，其特征在于：/n所述三自由度驱动系统是集成化驱动系统，控制整个操作手的运动。所述第一支链组件中的第一驱动连杆通过螺栓与三自由度驱动系统中的第二右旋滚珠丝杠螺母固定连接；所述第一支链组件中的第二被动连杆与末端执行器组件中的动平台连接形成转动副；所述第二支链组件中的第三驱动连杆通过螺栓、键与三自由度驱动系统中的斜齿轮轴固定连接；所述第二支链组件中的第四被动连杆通过第二十字形连接轴与末端执行器组件中的动平台连接形成虎克铰。所述单环并联操作手具有三个平移自由度。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有三个平移自由度的单环并联操作手，所述单环并联操作手包括三自由度驱动系统、第一支链组件、第二支链组件、末端执行器组件，其特征在于：
所述三自由度驱动系统是集成化驱动系统，控制整个操作手的运动。所述第一支链组件中的第一驱动连杆通过螺栓与三自由度驱动系统中的第二右旋滚珠丝杠螺母固定连接；所述第一支链组件中的第二被动连杆与末端执行器组件中的动平台连接形成转动副；所述第二支链组件中的第三驱动连杆通过螺栓、键与三自由度驱动系统中的斜齿轮轴固定连接；所述第二支链组件中的第四被动连杆通过第二十字形连接轴与末端执行器组件中的动平台连接形成虎克铰。所述单环并联操作手具有三个平移自由度。


2.根据权利要求1所述的单环并联操作手，其特征在于：所述三自由度驱动系统包括基座、第一、第二和第三驱动电机、第一左旋滚珠丝杠、第一左旋滚珠丝杠螺母、第二右旋滚珠丝杠、第二右旋滚珠丝杠螺母、第三左旋滚珠丝杠、第三左旋滚珠丝杆螺母、第一滑块导轨、第一滑块、第二滑块导轨、第二滑块、滚珠丝杠螺母支撑架、同步带、斜齿轮轴、第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器。所述第一、第二和第三驱动电机通过螺栓固定在基座上；所述第一左旋滚珠丝杠、第二右旋滚珠丝杠和第三左旋滚珠丝杠通过第一、第二和第三联轴器分别与第一、第二和第三驱动电机的输出轴固定连接；所述第一左旋滚珠丝杠...

【专利技术属性】
技术研发人员：李禄权，方跃法，王林，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11