[发明专利]无汇交轴线的对称三自由度转动并联机构有效

专利信息
申请号: 201210076947.1 申请日: 2012-03-22
公开(公告)号: CN102848380A 公开(公告)日: 2013-01-02
发明(设计)人: 黄真;陈子明;曹文熬;陈谊超;丁华锋 申请(专利权)人: 燕山大学
主分类号: B25J9/08 分类号: B25J9/08;B23Q1/25
代理公司: 石家庄一诚知识产权事务所 13116 代理人: 李合印
地址: 066004 河北省*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 无汇交 轴线 对称 自由度 转动 并联 机构
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种并联机构,特别涉及一种具有三个转动自由度的空间少自由度并联机构。

背景技术

并联机器人与串联机器人相比,具有刚度大、运动速度快、精度高等优点,在机械工业领域具有广泛的应用。而具有三个转动自由度的并联机构可以实现空间任意姿态的变化,广泛应用于卫星定位天线,三维转动平台,多轴加工中心以及仿生机器人等领域。传统的三自由度转动并联机构中都包含有多个汇交于一点的轴线,最具代表性的是Cox在1981年提出的3-RRR转动并联机构(D.J. Cox. The Dynamic Modeling and Command Signal Formulation for Parallel Multi-Parameter Robotic Devices. Master Thesis to the University of Florida. 1981),机构三个分支的9个转动副轴线都汇交于空间一点。 Hervé在2000年提出了一个3-UPU转动并联机构(M. Karouia and J. Hervé. A Three-Dof Tripod for Generating Spherical Rotation. Advances in Robot Kinematics, 2000:395-402)。Di Gregorio在2001年提出了3-URC转动并联机构(R. Di Gregorio. Kinematics of a New Spherical Parallel Manipulator with Three Equal Legs: The 3-URC Wrist. Journal of Robotic Systems, 2001, 18(5):213-219)和3-RUU球面并联机构(R. Di Gregorio. A New Parallel Wrist Using Only Revolute Pairs : The 3-RUU Wrist. Robotica, 2001, 19:305-309);在2004年又提出了3-RRS转动并联机构(R. Di Gregorio. The 3-RRS Wrist: A New, Simple and Non-Overconstrained Spherical Parallel Manipulator. Journal of Mechanical Design, 2004, 126(5):850-855)和3-RSR转动并联机构(R. Di Gregorio. Kinematics of the 3-RSR Wrist. Robotics, IEEE Transactions on, 2004, 20(4):750-753)。ZL 02351745.3中提出了一种3-UPC三自由度转动并联机构。上述的这些三自由度转动并联机构都具有一个共同的特点,即机构中有多个转动副轴线在空间汇交于一点。这样的几何约束条件为机构的加工制造带来了很大的难度,难以保证加工精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无汇交轴线的对称三自由度转动并联机构。本发明主要是由动、定两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支构成。每个活动分支是由两个转动副和一个三自由度平面子链构成。上述三自由度平面子链是指由三个运动副以一定的连接方式组合在一起,相互之间只发生平面运动的运动链,其可以由三个相互平行的转动副构成(表述为RRR),也可以由转动副和移动副共同构成,其中转动副相互平行,移动副与转动副相互垂直。三自由度平面子链有以下7种组合形式:RRR、RPR、RRP、PRR、RPP、PRP、PPR。每个活动分支中的平面子链和两个转动副有以下三种连接方式。

第一种连接方式,每个活动分支由一个与定平台相连的三自由度平面子链,一个与动平台相连的动平台转动副以及连接平面子链和动平台转动副的一个中间转动副构成,并且平面子链中的转动副与定平台倾斜布置,动平台转动副可以与动平台倾斜、垂直或共面布置;中间转动副的轴线与动平台转动副的轴线不相互平行,而且该中间转动副的轴线与平面子链中的转动副的轴线也不相互平行。

第二种连接方式,每个活动分支由一个与定平台相连的定平台转动副、一个与动平台相连的三自由度平面子链以及连接定平台转动副和平面子链的一个中间转动副构成,并且平面子链中的转动副与动平台倾斜布置,定平台转动副可以与定平台倾斜、垂直或共面布置;上述中间转动副的轴线与定平台转动副的轴线不相互平行,而且该转动副的轴线与平面子链中的转动副的轴线也不相互平行。

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