一轉(zhuǎn)三斜移驅(qū)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]為了便于說明，設(shè)S，U，P和R分別表示球副，萬向副，移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副。近20年來，四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)一直成為國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和前沿。目前一些四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)已成功用于制造并聯(lián)機(jī)床，醫(yī)療設(shè)備，微機(jī)電設(shè)備，多維力并聯(lián)傳感器等。查詢到的近年來有關(guān)四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的中國授權(quán)發(fā)明專利如下:公開號(hào)為CN100586666的專利公開了一種四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有三維移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；公開號(hào)為CN100553899[發(fā)明授權(quán)]公布了一種分貧四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，具有4個(gè)PRPU分支；公開號(hào)為CN1170658C的專利公開了一種四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)具有2個(gè)UPS分支和2個(gè)RPS分支；公開號(hào)為CN100411826C的專利公開了一種二維平動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，有2個(gè)交叉的PUU分支和2個(gè)非叉PUU分支；公開號(hào)為CN100354068C的專利公開了具有被動(dòng)約束分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，具有4個(gè)SPS分支和1個(gè)SP被動(dòng)分支;公開號(hào)為CN102601793B的專利公開了新型空間全對(duì)稱四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有4個(gè)PSS分支和1個(gè)中間被動(dòng)分支;公開號(hào)為CN102601794B的專利公開了具有調(diào)姿能力的高剛度四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有4個(gè)PRUP型分支分支，每個(gè)分支的第一驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副與機(jī)座聯(lián)接，第一移動(dòng)副是用于調(diào)姿；公開號(hào)為CN100513062的專利公開了一種四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有2個(gè)UPS型分支分支和2個(gè)UPR型分支分支;公開號(hào)為CN1211185C的專利公開了用于虛擬軸數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人的兩平移兩轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其動(dòng)平臺(tái)是3副桿，機(jī)座是四副桿。
[0003]綜上所述，上述四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)各具特色，但因含結(jié)構(gòu)耦合約束，對(duì)制造誤差高度敏感，容易導(dǎo)致機(jī)構(gòu)自微動(dòng)，這種自微動(dòng)難以由控制系統(tǒng)消除。如何構(gòu)造結(jié)構(gòu)簡單對(duì)稱、運(yùn)動(dòng)靈活的四自由度并聯(lián)機(jī)器人，避免結(jié)構(gòu)耦合導(dǎo)致自微動(dòng)，提高其剛度，一直是機(jī)器人領(lǐng)域有意義的、尚未解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、平動(dòng)性好、工作空間大、向任意方向平動(dòng)性能同性、承受大變化載荷能力強(qiáng)的一轉(zhuǎn)三斜移驅(qū)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明包括機(jī)座，動(dòng)平臺(tái)和聯(lián)接機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)的3個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支和1個(gè)中間RRPR型轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支，其中，機(jī)座為圓錐臺(tái)，該圓錐臺(tái)中心設(shè)有通孔，圓錐臺(tái)錐面上設(shè)有3個(gè)圓周均布的傾斜軌道，每個(gè)軌道中心線與圓錐臺(tái)中心線相交，動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有3個(gè)圓周均布的球副支座，3個(gè)PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間圓周均布;所述每個(gè)PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支中的SS型直桿的一端通過球鉸與驅(qū)動(dòng)滑塊聯(lián)接，該驅(qū)動(dòng)滑塊與機(jī)座的傾斜軌道滑動(dòng)聯(lián)接，上述SS型直桿的另一端通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)球副支座聯(lián)接;所述RRPR型分支由3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和1個(gè)移動(dòng)副桿串聯(lián)構(gòu)成，電動(dòng)機(jī)與機(jī)座中心通孔連接，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸與RRPR型分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副同軸連接，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副正交轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與移動(dòng)副桿的一端與聯(lián)接，該移動(dòng)副桿的另一端與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，該第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)中心聯(lián)接，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副平行，且都垂直移動(dòng)副桿。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0007]1、用中間轉(zhuǎn)動(dòng)約束驅(qū)動(dòng)分支構(gòu)將結(jié)構(gòu)耦合約束轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)解耦約束，避免結(jié)構(gòu)耦合導(dǎo)致自微動(dòng)，提高精度和剛度。
[0008]2、整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱簡單，動(dòng)平臺(tái)具有各向平動(dòng)同性的優(yōu)勢(shì)。
[0009]3、承載力大、靈活性好、工作空間大。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0011 ]圖中:1-機(jī)座、2-動(dòng)平臺(tái)、3-驅(qū)動(dòng)滑塊、4-SS型直桿、5-電動(dòng)機(jī)、6_第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、7-第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、8-移動(dòng)副桿、9-第三轉(zhuǎn)動(dòng)副。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在圖1所示的一轉(zhuǎn)三斜移驅(qū)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)器人示意圖中，機(jī)座1為圓錐臺(tái)，該圓錐臺(tái)中心設(shè)有通孔，圓錐臺(tái)錐面上設(shè)有3個(gè)圓周均布的傾斜軌道，每個(gè)軌道中心線與圓錐臺(tái)中心線相交，動(dòng)平臺(tái)2上設(shè)有3個(gè)圓周均布的球副支座，3個(gè)結(jié)構(gòu)相同的PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間圓周均布;所述每個(gè)PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支中的SS型直桿4的一端通過球鉸與驅(qū)動(dòng)滑塊3聯(lián)接，該驅(qū)動(dòng)滑塊與機(jī)座的傾斜軌道滑動(dòng)聯(lián)接，上述SS型直桿的另一端通過球副與動(dòng)平臺(tái)球副支座聯(lián)接;電動(dòng)機(jī)5與機(jī)座中心通孔連接，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸與RRPR型分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副6同軸連接，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副7正交轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與移動(dòng)副桿8的一端與聯(lián)接，該移動(dòng)副桿的另一端與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副9聯(lián)接，該第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)中心聯(lián)接，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副平行，且都垂直移動(dòng)副桿。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種一轉(zhuǎn)三斜移驅(qū)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其包括機(jī)座、動(dòng)平臺(tái)和聯(lián)接機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)的3個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支和1個(gè)中間RRPR型轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支，其特征在于:機(jī)座為圓錐臺(tái)，圓錐臺(tái)中心設(shè)有通孔，圓錐臺(tái)錐面上設(shè)有3個(gè)圓周均布的傾斜軌道，每個(gè)軌道中心線與圓錐臺(tái)中心線相交，動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有3個(gè)圓周均布的球副支座，3個(gè)PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間圓周均布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一轉(zhuǎn)三傾斜移驅(qū)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于:所述每個(gè)PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支中的SS型直桿的一端通過球鉸與驅(qū)動(dòng)滑塊聯(lián)接，該驅(qū)動(dòng)滑塊與機(jī)座的傾斜軌道滑動(dòng)聯(lián)接，上述SS型直桿的另一端通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)球副支座聯(lián)接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一轉(zhuǎn)三傾斜移驅(qū)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于:所述RRPR型分支由3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和1個(gè)移動(dòng)副桿串聯(lián)構(gòu)成，電動(dòng)機(jī)與機(jī)座中心通孔連接，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸與RRPR型分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副同軸連接，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副正交轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與移動(dòng)副桿的一端聯(lián)接，該移動(dòng)副桿的另一端與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，該第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)中心聯(lián)接，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副平行，且都垂直移動(dòng)副桿。
【專利摘要】一種一轉(zhuǎn)三斜移驅(qū)動(dòng)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，它包括機(jī)座、動(dòng)平臺(tái)和聯(lián)接機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)的3個(gè)結(jié)構(gòu)相同的PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支和1個(gè)中間RRPR型轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支，3個(gè)PSS型分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間圓周均布；PSS型移動(dòng)驅(qū)動(dòng)分支中的SS型直桿一端與驅(qū)動(dòng)滑塊聯(lián)接，其另一端與動(dòng)平臺(tái)球副支座聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)滑塊與機(jī)座的傾斜軌道滑動(dòng)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與機(jī)座中心通孔連接，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸與RRPR型分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與移動(dòng)副桿的一端與聯(lián)接，該移動(dòng)副桿的另一端與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，該第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)中心聯(lián)接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)平臺(tái)位置和姿態(tài)工作空間大、靈活性好、精度高、承載能力高和容易控制。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號(hào)】CN105459088
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511020387
【發(fā)明人】路懿, 路揚(yáng), 葉妮佳
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日