專利名稱：一種適用于減振的五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明隸屬于機械制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于減振的五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)。
背景技術(shù)：
自從并聯(lián)機構(gòu)的概念被提出以來的幾十年間，并聯(lián)機構(gòu)得到了迅速的發(fā)展，現(xiàn)如今它們在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從最初的飛行模擬器，到現(xiàn)在的加工機床、多坐標(biāo)測量機、微機電系統(tǒng)、力傳感器、娛樂休閑、食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生以及減振隔振等眾多領(lǐng)域都能看到并聯(lián)機構(gòu)的影子。并聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展經(jīng)歷了由六自由度機構(gòu)到專用性更強的少自由度機構(gòu)轉(zhuǎn)變的發(fā)展歷程，近年來很多學(xué)者將少自由度并聯(lián)機構(gòu)作為研究重點，各種新穎的構(gòu)型層出不窮， 一些少自由度機構(gòu)已經(jīng)得到了應(yīng)用，例如目前產(chǎn)業(yè)化最為成功的Tric印t和Delta機構(gòu)。 與傳統(tǒng)的串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比，并聯(lián)機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大、運動速度高、誤差不累加等獨特性，但同時也具有運動耦合性強、工作空間小、容易產(chǎn)生奇異等固有缺陷。因此，綜合串并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)缺點，將串聯(lián)機構(gòu)與并聯(lián)機構(gòu)有機的結(jié)合在一起，充分發(fā)揮它們優(yōu)勢所得到的混聯(lián)機構(gòu)將會具有更好的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)空間三維移動和兩維轉(zhuǎn)動的五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)，本發(fā)明的五自由度機構(gòu)將空間移動和轉(zhuǎn)動有效地分離，克服了并聯(lián)機構(gòu)運動強耦合的缺點，使其具有高剛度、高靈活性、運動解耦以及控制容易等優(yōu)點。此機構(gòu)為車載、艦載等諸多具有五自由度運動的場合的設(shè)備的減振機構(gòu)的開發(fā)與實用化提供了可能。
本發(fā)明所提供的空間五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)包括相互連接的定平臺、中間平臺和動平臺，中間平臺與定平臺通過三個機構(gòu)相同的支鏈相連，動平臺通過三個結(jié)構(gòu)相同的主動支鏈和一個被動支鏈與中間平臺相連。 所有分支的驅(qū)動副均為移動副，連接動平臺與中間平臺的主動分支的驅(qū)動副為滑動移動桿或螺旋移動桿，連接中間平臺與定平臺的分支的驅(qū)動副為螺旋移動桿或滑軌滑塊結(jié)構(gòu)。 連接動平臺與中間平臺的主動分支一端通過萬向鉸與中間平臺相連，另一端通過球鉸與動平臺相連，連接定平臺與中間平臺的分支的驅(qū)動副一端與定平臺上的傾斜軌道相連，一端通過萬向鉸與一根定長桿相連，定長桿通過萬向鉸與中間平臺相連，每個分支中的兩個萬向鉸的內(nèi)外軸線分別相互平行。中間平臺與動平臺之間還通過一個僅含一個萬向鉸的被動支鏈相連。 本發(fā)明的混聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)新穎，結(jié)合了串聯(lián)機構(gòu)與并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)點，具有高剛度、高靈活度等特點。此機構(gòu)在動平臺的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)沒有奇異位形的存在，而且它的移動與轉(zhuǎn)動解耦，控制容易。


圖1為本發(fā)明實施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明具體實施方式
。
實施例 本發(fā)明的實施例的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該混聯(lián)機構(gòu)由定平臺1、中間平臺4、動平臺6、連接中間平臺4與定平臺1的分支、連接動平臺6與中間平臺4的分支構(gòu)成。中間平臺4與定平臺1通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的2、3、10連接，每個分支一個作為驅(qū)動副的可移動桿，驅(qū)動桿通過萬向鉸與一根定長桿相連，定長桿另一端與中間平臺4之間通過萬向鉸相連，機構(gòu)在運動過程中通過控制驅(qū)動副的位置實現(xiàn)中間平臺4相對于定平臺1的三維移動。動平臺6與中間平臺4通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的主動分支5、8、9和一個被動分支7相連，每個主動分支含有一個作為驅(qū)動副的可伸縮連桿，一端通過萬向鉸與中間平臺4相連，另一端與動平臺6通過球鉸相連；被動分支7中僅包含一個萬向鉸用于限制動平臺的自由度。由于被動分支7限制了動平臺的四個自由度，所以通過控制主動分支中驅(qū)動桿的桿長實現(xiàn)動平臺6相對于中間平臺4的姿態(tài)的變化。由于動平臺6相對于中間平臺4只有兩個自由度，但是它們之間通過三個主動分支相連，所以屬于驅(qū)動冗余機構(gòu)，通過此方式消除了機構(gòu)的奇異位形。
權(quán)利要求
一種空間五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)，包括相互連接的定平臺、中間平臺和動平臺，其特征在于所述中間平臺通過三個結(jié)構(gòu)相同的分支與定平臺相連，動平臺通過三個結(jié)構(gòu)相同的主動分支和一個僅包含一個萬向鉸的被動分支與中間平臺相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于所有分支的 驅(qū)動副均為移動副。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動副，其特征在于連接動平臺與中間平臺的主動分支的 驅(qū)動副為滑動移動桿、螺旋移動桿。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動副，其特征在于連接中間平臺與定平臺的分支的驅(qū)動 副為螺旋移動桿或滑軌滑塊結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述空間五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于連接動平臺與 中間平臺的主動分支一端通過萬向鉸與中間平臺相連，另一端通過球鉸與動平臺相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述空間五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于連接定平臺與 中間平臺的分支的驅(qū)動副一端與定平臺上的傾斜軌道相連，一端通過萬向鉸與一根定長桿 相連，定長桿通過萬向鉸與中間平臺相連，每個分支中的兩個萬向鉸的內(nèi)軸線和外軸線分 別相互平行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述空間五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)，其特征在于中間平臺與動 平臺中心通過一個僅含一個萬向鉸的被動分支相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于減振的五自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)，該機構(gòu)由定平臺，中間平臺、動平臺、六個主動支鏈和一個被動支鏈構(gòu)成。中間平臺通過三個結(jié)構(gòu)相同的分支與定平臺相連，每個分支中含有一個固定于定平臺上的傾斜放置的可伸縮桿作為驅(qū)動副，驅(qū)動桿的另一端通過萬向鉸與一根定長桿相連，而定長桿通過另一個萬向鉸與中間平臺相連，且兩個萬向鉸的內(nèi)軸線和外軸線分別相互平行；中間平臺與動平臺之間通過三個結(jié)構(gòu)相同分支連接，每個分支含有一個作為驅(qū)動副的可伸縮連桿，連桿一端用萬向鉸與中間平臺相連，另一端通過球鉸與動平臺相連；動平臺與中間平臺的中心通過含有一個萬向鉸的被動支鏈相連。本發(fā)明將一個空間三自由度平移機構(gòu)和一個兩自由度轉(zhuǎn)動機構(gòu)有機的結(jié)合起來，具有高剛度、高靈活度的特點，而且平移與轉(zhuǎn)動完全解耦，控制簡單。
文檔編號B25J9/00GK101716764SQ20091011014
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者李兵, 楊曉鈞, 趙偉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院