本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度好，承載能力大，累積誤差小等特點(diǎn)，使其在機(jī)器人、虛擬軸機(jī)床、微型機(jī)械手領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但由于強(qiáng)耦合性的存在使得并聯(lián)機(jī)構(gòu)在構(gòu)型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算以及機(jī)構(gòu)控制方面存在諸多困難，一定程度上限制了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。

解耦最初是控制系統(tǒng)中所使用的一個(gè)概念，即采用某種結(jié)構(gòu)或?qū)ふ液线m的控制規(guī)律來(lái)消除系統(tǒng)中各控制回路之間的相互耦合關(guān)系，進(jìn)而使得輸入與輸出之間保持一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即每一個(gè)輸入僅控制一個(gè)輸出，而每一個(gè)輸出也僅受到唯一一個(gè)輸入信號(hào)的影響。雖然研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用具有解耦性質(zhì)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但是針對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)解耦性的研究非常少，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的解耦研究還未形成系統(tǒng)的理論。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的搜索發(fā)現(xiàn)，公開(kāi)號(hào)為cn105108734a的中國(guó)專利公開(kāi)了一種三轉(zhuǎn)一移完全各向同性并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，目的是提供一種一維移動(dòng)和三維轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度運(yùn)動(dòng)輸入與輸出完全一一對(duì)應(yīng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)不同的三個(gè)支鏈，且三個(gè)支鏈中四個(gè)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副分別為移動(dòng)副(p11)、轉(zhuǎn)動(dòng)副(rz)、(r21)、(r32)，具有成本低、良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力傳遞性能等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)床、微動(dòng)機(jī)器人等場(chǎng)合，但該機(jī)構(gòu)僅含有三個(gè)分支，剛度較低，承載能力弱?？傮w來(lái)說(shuō)，三轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)以相互耦合的居多，而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便的三轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)廣義解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)則仍不多見(jiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)及一個(gè)方向移動(dòng)完全解耦的三轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)廣義解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明包括基座、動(dòng)平臺(tái)以及連接基座和動(dòng)平臺(tái)的四個(gè)分支，所述四個(gè)分支的一端均布在基座上，其另一端呈正三角形均布在動(dòng)平臺(tái)上，第一和第二分支為同一個(gè)連接點(diǎn)，初始狀態(tài)下三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線均垂直于基座，動(dòng)平臺(tái)與基座平行；第一分支包括三個(gè)連桿、一個(gè)移動(dòng)副和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中第一連桿的一端通過(guò)第一移動(dòng)副與基座連接，第一連桿的另一端與第二連桿、第三連桿依次通過(guò)第一、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第三連桿的另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中第一移動(dòng)副與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相平行，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線匯交于一點(diǎn)；

第二分支包括五個(gè)連桿、一個(gè)移動(dòng)副和五個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中第四連桿的一端通過(guò)第二移動(dòng)副與基座連接，第四連桿的另一端與第五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿依次通過(guò)第四、第五、第六和第七轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第八連桿的另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中第二移動(dòng)副與第四、第五和第六轉(zhuǎn)動(dòng)的副軸線平行，且與第七和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相垂直，同時(shí)，第一分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二分支的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合，第一分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二分支的第八轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合；

第三分支包括五個(gè)連桿、三個(gè)移動(dòng)副和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中第九連桿的一端通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座連接，第九連桿的另一端與第十、第十一連桿依次通過(guò)第十和第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第十一連桿的另一端與第十二和第十三連桿依次通過(guò)第三移動(dòng)副和第四移動(dòng)副連接，第十三連桿的另一端通過(guò)第五移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中第九、的第十和第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互垂直，第三、第四和第五移動(dòng)副的軸線相互垂直；

第四分支包括五個(gè)連桿和六個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中第十四連桿通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座連接，第十四連桿的另一端與第十五、第十六、第十七和第十八連桿依次通過(guò)第十三、第十四、第十五和第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第十八連桿的另一端通過(guò)第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，其中第十二和第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行，第十三和第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直，第十四、第十五和第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行且垂直于第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線；

所述第一分支的第一移動(dòng)副、第二分支的第二移動(dòng)副與第三分支的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四分支的第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行。

在第一分支的第一移動(dòng)副處設(shè)絲杠及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在基座上，且其移動(dòng)軸線與第一移動(dòng)副軸線共線；在第二分支的第五轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第五連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第二分支的第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線；在第三分支的第十轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第三分支的第九連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第三分支的第十轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線；在第四分支的第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第十八連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第四分支的第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

剛度大、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，解耦運(yùn)動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副來(lái)實(shí)現(xiàn)，即克服了傳統(tǒng)三轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制復(fù)雜、強(qiáng)耦合性、分析計(jì)算繁瑣的缺點(diǎn)，又保留了并聯(lián)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。

圖中：1-第一連桿、2-第二連桿、3-第三連桿、4-第四連桿、5-第五連桿、6-第六連桿、7-第七連桿、8-第八連桿、9-第九連桿、10-第十連桿、11-第十一連桿、12-第十二連桿、13-第十三連桿、14-第十四連桿、15-第十五連桿、16-第十六連桿、17-第十七連桿、18-第十八連桿、19-動(dòng)平臺(tái)、20-基座。

具體實(shí)施方式

在圖1所示的具有三轉(zhuǎn)一移性質(zhì)的廣義解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖中，四個(gè)分支的一端均布在基座20上，其另一端呈正三角形均布在動(dòng)平臺(tái)19上，第一和第二分支為同一個(gè)連接點(diǎn)，初始狀態(tài)下三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線均垂直于基座，動(dòng)平臺(tái)與基座平行；第一分支中的第一連桿1的一端通過(guò)第一移動(dòng)副p1與基座連接，第一連桿的另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1與第二連桿2的一端連接，第二連桿的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2與第三連桿3的一端連接，第三連桿的另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3與動(dòng)平臺(tái)連接，其中第一移動(dòng)副p1與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1軸線相平行，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線匯交于一點(diǎn)；

第二分支中的第四連桿4的一端通過(guò)第二移動(dòng)副p2與基座連接，第四連桿的另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r4與第五連桿5的一端連接，第五連桿的另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副r5與第六連桿6的一端連接，第六連桿的另一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副r6與第七連桿7的一端連接，第七連桿的另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副r7與第八連桿8的一端連接，第八連桿的另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副r8與動(dòng)平臺(tái)連接，其中第二移動(dòng)副p2與第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r4、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副r5和第六轉(zhuǎn)動(dòng)副r6的副軸線平行，且與第七轉(zhuǎn)動(dòng)副r7和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副r8軸線相垂直，同時(shí)，第一分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2與第二分支的第七轉(zhuǎn)動(dòng)副r7軸線重合，第一分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3與第二分支的第八轉(zhuǎn)動(dòng)副r8軸線重合；

第三分支中的第九連桿9的一端通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副r9與基座連接，第九連桿的另一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副r10與第十連桿10的一端連接，第十連桿的另一端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副r11與第十一連桿11的一端連接，第十一連桿的另一端通過(guò)第三移動(dòng)副p3與第十二連桿12的一端連接，第十二連桿的另一端通過(guò)第四移動(dòng)副p4與第十三連桿13的一端連接，第十三連桿的另一端通過(guò)第五移動(dòng)副p5與動(dòng)平臺(tái)連接，其中第九轉(zhuǎn)動(dòng)副r9、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副r10和第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副r11的軸線相互垂直，第三移動(dòng)副p3、第四移動(dòng)副p4和第五移動(dòng)副p5的軸線相互垂直；

第四分支中的第十四連桿14通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副r12與基座連接，第十四連桿的另一端通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副r13與第十五連桿15連接，第十五連桿的另一端通過(guò)第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副r14與第十六連桿16的一端連接，第十六連桿的另一端通過(guò)第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副r15與第十七連桿17的一端連接，第十七連桿的另一端通過(guò)第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副r16與第十八連桿連接，第十八連桿的另一端通過(guò)第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副r17與動(dòng)平臺(tái)連接，其中第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副r12和第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副r13的軸線相互平行，第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副r13和第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副r14的軸線相互垂直，第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副r14、第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副r15和第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副r16的軸線相互平行且垂直于第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副r17的軸線；

所述第一分支的第一移動(dòng)副p1、第二分支的第二移動(dòng)副p2與第三分支的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副r9、第四分支的第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副r12的軸線相互平行。

在第一分支的第一移動(dòng)副p1處設(shè)絲杠及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在基座上，且其移動(dòng)軸線與第一移動(dòng)副p1軸線共線；在第二分支的第五轉(zhuǎn)動(dòng)副r5處設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第五連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第二分支的第五轉(zhuǎn)動(dòng)副r5軸線共線；在第三分支的第十轉(zhuǎn)動(dòng)副r10處設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第三分支的第九連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第三分支的第十轉(zhuǎn)動(dòng)副r10軸線共線；在第四分支的第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副r17處設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)固連在第十八連桿上，且其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第四分支的第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副r17軸線共線。通過(guò)控制與p1、r5、r10和r17軸線分別共線的四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，動(dòng)平臺(tái)就可實(shí)現(xiàn)在空間中的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)方向的移動(dòng)，且三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)四個(gè)自由度完全解耦。