一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人機構，為機器人操作手等提供一個新型的三平移一轉動并聯機器人機構。
【背景技術】
[0002]并聯結構的裝置，特別是實現空間三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位裝配、搬運、分揀、上下料等工藝上發揮了很好的作用；而具有三平移一轉動功能的并聯操作手，在需要調整工件姿態的場合下，更是不可缺少。為此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基礎上，再串聯一條R-U-P-U-R支鏈或S-P-S支鏈，構成了一個具有三平移一轉動功能的混聯操作手;2003年楊廷力申請的專利200310106012.4，提出了一組5個三平移一轉動并聯機構，但沒有研制樣機;2000后Pierrot等相繼發明了H4、14、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一轉動)操作手，黃田教授開發了四自由度三平移一轉動的Cross-1V型高速搬運機器人;而專利201210435375.1提出了一種單平臺實現三平移一轉動的并聯機構，并研制了樣機。但上述這些機構結構復雜，機構耦合度k均較大(k = 2)，這使得機構的運動學正解和動力學求解十分困難，從而影響了開發與應用；因此，實現三平移一轉動功能的新型結構和應用都需要發展，需要創造出優于現有機構的新機型。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是要克服現有技術的不足而提供一類新的三平移一轉動并聯機器人機構，它們具有剛性好、結構較簡單、易于精密加工;耦合度k低(k=l)、運動學正解和動力學求解比較容易等優點。
[0004]本發明提供的一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人機構，由動平臺(I)、靜平臺(O)以及連接動平臺(I)、靜平臺(O)的2條相同的空間復雜支鏈組成，其特征是:空間復雜支鏈I包含I條主鏈和I條副鏈，主鏈上，驅動桿一(2)的一端與靜平臺(O)以轉動副一 (Rn)連接，驅動桿一 (2)的另一端與由四個轉動副和四個桿組成的平行四邊形一的短邊桿一(3)用轉動副二(R12)連接，平行四邊形一的另一短邊桿二(4)用轉動副三(Ri3)與連接桿一 (5)的一端連接，而連接桿一 (5)的另一端與動平臺(I)用轉動副四(R14)連接;轉動副一 (Rn)、轉動副二 (R12)、轉動副三(R13)的軸線相互平行，但與轉動副四(R14)的軸線垂直;副鏈上，驅動桿二 (6)的一端與靜平臺(O)以轉動副五(R21)連接，且轉動副五(R21)的軸線與轉動副一 (Rn)的軸線不平行，驅動桿二 (6)的另一端與由四個轉動副和四個桿組成的平行四邊形二的短邊桿三(7)用轉動副六(R22)連接，平行四邊形二的另一短邊桿四(8)用轉動副七(R23)與連接桿二 (9)的一端連接，而連接桿二 (9)的另一端與主鏈上的連接桿一
[5]用轉動副八(R24)連接，且轉動副八(R24)與轉動副四(R14)的軸線重合；同樣，轉動副五(R21)、轉動副六(R22)、轉動副七(R23)的軸線相互平行，但與轉動副八(R24)的軸線垂直;進一步，動平臺(I )上的轉動副四(Rw )、轉動副九(R44)的軸線必須平行。
[0005]與靜平臺(O)聯接的四個轉動副為驅動副，可以用移動副來替代;且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就分別成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯機器人，其獨立輸出運動數目分別為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【附圖說明】
[0006]附圖1為本發明的實施例之一的結構簡圖示意圖。
【具體實施方式】
[0007]下面通過附圖和實例對本發明的技術給予進一步地說明。
[0008]附圖1所示的并聯機器人機構為本發明的實施例之一，其技術方案是這樣的:一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人機構，由動平臺1、靜平臺O以及連接動平臺1、靜平臺O的2條相同的空間復雜支鏈組成，空間復雜支鏈I包含I條主鏈和I條副鏈，主鏈上，驅動桿一 2的一端與靜平臺O以轉動副一 Rn連接，驅動桿一 2的另一端與由四個轉動副和四個桿組成的平行四邊形一的短邊桿一 3用轉動副二 R12連接，平行四邊形一的另一短邊桿二 4用轉動副三R13與連接桿一 5的一端連接，而連接桿一 5的另一端與動平臺I用轉動副四仏4連接;轉動副一 Rn、轉動副二 R12、轉動副三R13的軸線相互平行，但與轉動副四仏4的軸線垂直；副鏈上，驅動桿二6的一端與靜平臺O以轉動副五R21連接，且轉動副五R21的軸線與轉動副一 Rn的軸線垂直，驅動桿二 6的另一端與由四個轉動副和四個桿組成的平行四邊形二的短邊桿三7用轉動副六R22連接，平行四邊形二的另一短邊桿四8用轉動副七R23與連接桿二 9的一端連接，而連接桿二 9的另一端與主鏈上的連接桿一 5用轉動副八R24連接，且轉動畐Ij八R24與轉動副四Ri4的軸線重合；同樣，轉動副五R21、轉動副六R22、轉動副七R23的軸線相互平行，但與轉動副八R24的軸線垂直;進一步，動平臺I上的轉動副四R14、轉動副九R44的軸線必須平行。
[0009]該機構具有4個自由度，當與靜平臺O聯接的四個轉動副Rn、R21、R41、R31為驅動時，就可使動平臺I實現三維平移及繞動平臺I上轉動副四R14軸線的一維轉動輸出；且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就分別成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯機器人機構，其獨立輸出運動數目分別為三、二、一，其它的運動為派生運動。
[0010]該機構剛性好、結構較簡單、易于精密加工;耦合度k小(k=l)，其運動學正解和動力學求解比較容易。
【主權項】
1.一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人機構，由動平臺(I)、靜平臺(O)以及連接動平臺(1)、靜平臺(O)的2條相同的空間復雜支鏈組成，其特征是:空間復雜支鏈I包含I條主鏈和I條副鏈，主鏈上，驅動桿一 (2)的一端與靜平臺(O)以轉動副一 (Rn)連接，驅動桿一 (2)的另一端與由四個轉動副和四個桿組成的平行四邊形一的短邊桿一 (3)用轉動副二 (Ri2)連接，平行四邊形一的另一短邊桿二 (4)用轉動副三(R13)與連接桿一 (5)的一端連接，而連接桿一(5)的另一端與動平臺(I)用轉動副四(R14)連接;轉動副一(Rn)、轉動副二(R12)、轉動副三(R13)的軸線相互平行，但與轉動副四(R14)的軸線垂直;副鏈上，驅動桿二(6)的一端與靜平臺(O)以轉動副五(R21)連接，且轉動副五(R21)的軸線與轉動副一(Rn)的軸線不平行，驅動桿二(6)的另一端與由四個轉動副和四個桿組成的平行四邊形二的短邊桿三(7)用轉動副六(R22)連接，平行四邊形二的另一短邊桿四(8)用轉動副七(R23)與連接桿二 (9)的一端連接，而連接桿二 (9)的另一端與主鏈上的連接桿一 (5)用轉動副八(R24)連接，且轉動副八(R24)與轉動副四(R14)的軸線重合；同樣，轉動副五(R21)、轉動副六(R22)、轉動副七(R23)的軸線相互平行，但與轉動副八(R24)的軸線垂直;進一步，動平臺(I)上的轉動副四(Rl4 )、轉動副九(R44 )的軸線必須平行。2.按權利要求1所述的低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人機構，其特征在于:每條支鏈上與靜平臺(O)聯接的四個轉動副為驅動副，可以用移動副來替代;且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就分別成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯機器人，其獨立輸出運動數目分別為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【專利摘要】一種低耦合度兩運動副動平臺的三平移一轉動并聯機器人機構，由動平臺(1)、靜平臺(0)及2條相同的空間復雜支鏈組成，空間復雜支鏈的主鏈上，驅動桿一(2)的一端與靜平臺(0)以轉動副一(R11)連接，驅動桿一(2)的另一端與平行四邊形一的短邊桿一(3)用轉動副二(R12)連接，另一短邊桿二(4)用轉動副三(R13)與連接桿一(5)的一端連接，而連接桿一(5)的另一端與動平臺(1)用轉動副四(R14)連接；轉動副一(R11)、轉動副二(R12)、轉動副三(R13)的軸線相互平行，但與轉動副四(R14)的軸線垂直；副鏈的結構與主鏈基本相同，但它與靜平臺(0)連接的轉動副五(R21)與主鏈上轉動副一(R11)的軸線不平行，其未端的轉動副八(R24)與主鏈未端的轉動副四(R14)的軸線必須重合；該種并聯裝置結構簡單、制造容易、耦合度低(k＝1)。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105619385
【申請號】CN201610141831
【發明人】孟慶梅, 沈惠平, 邵國為, 楊廷力, 石志新
【申請人】常州大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月12日