本发明专利技术涉及一种具有2T与1T1R两模式的变胞并联机构，包括定平台和动平台，所述定平台和所述动平台之间设置有第一支链、第二支链和第三支链，第二支链和第三支链以第一支链对称布置；该并联机构三条支链共包含四个驱动副，四个驱动副驱动动平台相对于定平台实现两平移、一平移一转动的两种工作模式的运动和相互切换，以适应不同工作环境而变化工作模式，和相对应的工作空间。本发明专利技术中支链对称分布，加入闭环机构后承载能力强，计算和控制简单，两种运动模式完全独立互不干扰，可应用于货物的搬运与分拣、大型零部件精密机床、飞行模拟器、康复医疗机器人、航天机械臂、装箱生产线的作业、机器人喷涂、搅拌摩擦焊、3D打印、机械加工制造等领域等。制造等领域等。制造等领域等。
【技术实现步骤摘要】
一种具有2T与1T1R两模式的变胞并联机构
[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种具有2T与1T1R两模式的变胞并联机构。
技术介绍
[0002]具有固定自由度特性的并联机构由于其具有刚度大、承载能力大、精度高、等特点而广泛应用在工业机器人、运动模拟器、姿态控制器、医疗机器人等方面，但是伴随着科技的发展，在工业生产、航空航天、医疗康复等多个领域，需要能根据作业环境变化而进行运动模式自由切换的可重构机构。在此背景下，学者们对可重构并联机构的研究逐渐加深，可重构并联机构主要分为两种类型，包括运动分岔并联机构和变胞并联机构，通过采用自由度可变的变胞运动副代替运动过程中不发生改变的传统自由度运动副，从而使机构支链约束性质在运动过程中发生变化，最终设计出新型变胞机构，较比运动分岔并联机构，没有运动分岔点，两种运动模式完全独立。
[0003]目前能够实现2T与1T1R两模式变胞并联机构较少，且多结构复杂灵活性较差、切换模式过程复杂，运动模式容易互相干扰，运动学和动力学性能不佳，承载能力差，该类机构在焊接、钻铆曲面加工、大型设备姿态调节器、工业机器人等领域具有一定应用前景。
[0004]因此，如何改变现有技术中，能够实现2T与1T1R两模式变胞并联机构模式切换过程复杂，且运动性能不佳、承载能力差等现状，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有2T与1T1R两模式的变胞并联机构，该机构分支构型简单，结构紧凑，刚度高，驱动副的数量多余工作时的自由度，实现两种工作模式的完全可控，通过驱动不同的驱动副，该机构可以实现二平移，一平移一转动的两种工作模式，综合得到一个性能优越的工作空间，同时消除了奇异位型，增加了机构的可操作性。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术所提出的一种具有2T与1T1R两模式的变胞并联机构，包括动平台、第一支链、第二支链、第三支链和定平台；所述第一支链、第二支链和第三支链连接在动平台和定平台之间；所述第二支链和第三支链以第一支链对称布置；
[0008]所述第一支链由动平台至定平台包含五个转动副和两个虎克铰，其中两个转动副和两个虎克铰组成平行四边形构型，该平行四边形构型中的两个转动副分别与定平台对应移动副连接；
[0009]所述第二支链由动平台至定平台依次包含两个转动副和一个第二支链C副；
[0010]所述第三支链由动平台至定平台依次包含一个球副、一个移动副和一个转动副；
[0011]所述第二支链中的转动副、第三支链中的移动副、第一支链底部的两个移动副为
驱动副，即共包含四个驱动副，四个驱动副驱动动平台相对于定平台实现空间两平移工作模式与一平移一转动工作模式的运动与相互切换。
[0012]进一步的，所述定平台为矩形结构，其上与第一支链底部两个转动副对应的位置设有两条并行的移动滑轨，与第二支链和第三支链对应的位置设有固定铰支座；所述动平台为等腰三角形结构，对称的两底角位置分别安装有与第三支链对应的球副铰支座和与第二支链对应的转动副铰支座，顶角位置安装有与第一支链对应的转动铰支座；所述转动副铰支座的转动轴线与动平台平行；所述转动铰支座的转动轴线与动平台垂直。
[0013]进一步的，所述第一支链包括第一滑动铰支座、第二滑动铰支座、第一支链连杆I、第一支链连杆II、第一支链连杆III、第一支链连杆IV、第一支链连杆V、第一支链转动副I、第一支链转动副II、第一支链转动副III、第一支链转动副IV、第一支链转动副V、第一虎克铰和第二虎克铰；所述第一支链连杆I顶端通过第一支链转动副I和动平台上对应的转动铰支座连接；所述第一支链连杆II顶端通过第一支链转动副II与第一支链连杆I末端连接；所述第一支链连杆II末端通过第一支链转动副III与第一支链连杆III上端中部连接；所述第一支链连杆III左右两端分别通过第一虎克铰和第二虎克铰与第一支链连杆IV、第一支链连杆V连接，组成平行四边形构型；所述第一支链连杆IV末端通过第一支链转动副IV与第一滑动铰支座连接；所述第一支链连杆V末端通过第一支链转动副V与第二滑动铰支座连接；所述与第一滑动铰支座和与第二滑动铰支座分别与定平台上对应的移动滑轨连接。
[0014]进一步的，所述第一支链转动副I轴线方向与第一支链转动副II、第一支链转动副III轴线方向垂直；所述第一支链连杆III、第一支链连杆IV和第一支链连杆V之间通过第一虎克铰和第二虎克铰组成闭环平行四边形构型；所述第一滑动铰支座和第二滑动铰支座通过与定平台上的滑轨移动副连接，实现转动轴线共线。
[0015]进一步的，所述第二支链包括第二支链连杆I、第二支链连杆II、第二支链转动副I、第二支链转动副II和第二支链C副；所述第二支链连杆I顶端通过第二支链转动副I和动平台上对应的转动副铰支座连接；所述第二支链连杆I末端通过第二支链转动副II和第二支链连杆II顶端连接；所述第二支链连杆II末端通过第二支链C副和定平台上对应的固定铰支座连接。
[0016]进一步的，所述第二支链中的两个转动副与第二支链C副的转动轴线平行。
[0017]进一步的，所述第三支链包括第三支链连杆I、第三支链连杆II、第三支链转动副、第三支链球副和第三支链移动副；所述第三支链连杆I顶端通过第三支链球副和动平台上对应的球副铰支座连接；所述第三支链连杆I末端通过第三支链移动副和第三支链连杆II顶端连接；所述第三支链连杆II末端通过第三支链转动副和定平台上对应的固定铰支座连接。
[0018]进一步的，所述第三支链移动副的运动方向与第三支链转动副的转动轴线垂直，并且通过第三支链球副的球心。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0020]本专利技术通过驱动四个运动副，从而驱动动平台相对于定平台实现两平移、一平移一转动的两种工作模式的运动和相互切换，以应对不同的工作环境。本专利技术中支链对称分布，其承载能力强，计算和控制简单，可应用于装箱生产线的作业，物资的搬运、机器人喷涂、搅拌摩擦焊、3D打印、机械加工制造等领域。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0022]图2为本专利技术两平移工作模式的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术一平移一转动工作模式的结构示意图。
具体实施方式
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有2T与1T1R两模式的变胞并联机构，其特征在于：所述并联机构包括动平台、第一支链、第二支链、第三支链和定平台；所述第一支链、第二支链和第三支链连接在动平台和定平台之间；所述第二支链和第三支链以第一支链对称布置；所述第一支链由动平台至定平台包含五个转动副和两个虎克铰，其中两个转动副和两个虎克铰组成平行四边形构型，该平行四边形构型中的两个转动副分别与定平台对应移动副连接；所述第二支链由动平台至定平台依次包含两个转动副和一个第二支链C副；所述第三支链由动平台至定平台依次包含一个球副、一个移动副和一个转动副；所述第二支链中的转动副、第三支链中的移动副、第一支链底部的两个移动副为驱动副，即共包含四个驱动副，四个驱动副驱动动平台相对于定平台实现空间两平移工作模式与一平移一转动工作模式的运动与相互切换。2.根据权利要求1所述的一种具有2T与1T1R两模式的变胞并联机构，其特征在于：所述定平台为矩形结构，其上与第一支链底部两个转动副对应的位置设有两条并行的移动滑轨，与第二支链和第三支链对应的位置设有固定铰支座；所述动平台为等腰三角形结构，对称的两底角位置分别安装有与第三支链对应的球副铰支座和与第二支链对应的转动副铰支座，顶角位置安装有与第一支链对应的转动铰支座；所述转动副铰支座的转动轴线与动平台平行；所述转动铰支座的转动轴线与动平台垂直。3.根据权利要求2所述的一种具有2T与1T1R两模式的变胞并联机构，其特征在于：所述第一支链包括第一滑动铰支座、第二滑动铰支座、第一支链连杆I、第一支链连杆II、第一支链连杆III、第一支链连杆IV、第一支链连杆V、第一支链转动副I、第一支链转动副II、第一支链转动副III、第一支链转动副IV、第一支链转动副V、第一虎克铰和第二虎克铰；所述第一支链连杆I顶端通过第一支链转动副I和动平台上对应的转动铰支座连接；所述第一支链连杆II顶端通过第一支链转动副II与第一支链连杆I末端连接；所述第一支链连杆II末端通过第一支链转动副III与第一支链连杆III上端中部连接；所述第一支链连杆III左右两端分别通过第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永泉，蔡俊，刘昊天，顾清，鲁震业，师浩然，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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