一种具有三种运动模式的并联机构的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，涉及一种具有三种运动模式的并联机构。

背景技术：

并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6个自由度并联机构的研究较为全面和深入，但并联机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特的优势。

具有多种运动模式的并联机构，在机构奇异位形下，具有运动分岔的特性，可以通过较少的驱动副和支链实现多种运动模式，从而适应多种不同的工作需要。并且这类机构的运动模式变换，不需要对机构进行重新组装，运动模式的变换速度快、过程简便。

目前，具有三移动、两移动一转动(转动轴线与移动平面垂直)、两移动一转动(转动轴线与移动平面平行)，三种运动模式的三自由度并联机构比较少见。这类新型并联机构在运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床等领域具有一定的应用前景。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有三种运动模式的并联机构，解决了并联机构自由度多导致构造复杂，以及运动模式单一的问题。本实用新型的并联机构具有三种运动模式，该机构具有刚度高、精确度高及灵巧性强的特点。

本实用新型所采用的技术方案是，一种具有三种运动模式的并联机构，包括定平台和动平台，定平台分别通过第一支链、第二支链和第三支链与动平台连接。

本实用新型的其他特点还在于，

第一支链包括连接在定平台上的移动副P11，移动副P11依次连接第三连杆、移动副P12、第二连杆、移动副P13、第一连杆、转动副R14和转动副R15，转动副R15连接在动平台上，转动副R14和转动副R15连接构成万向铰。

第三连杆为“L”型连杆，第二连杆为“L”型连杆，移动副P11的轴线、移动副P12的轴线和移动副P13的轴线两两相互垂直。

第二支链包括连接在定平台上的移动副P21，移动副P21依次连接第六连杆、移动副P22、第五连杆、移动副P23、第四连杆、转动副R24和转动副R25，转动副R25连接在动平台上，转动副R24与转动副R25连接构成万向铰。

第五连杆为“L”型连杆，第六连杆为“L”型连杆，移动副P21的轴线、移动副P22的轴线和移动副P23的轴线两两相互垂直。

第三支链包括连接在定平台上的转动副R31，转动副R31依次连接转动副R32、第八连杆、移动副P33、第七连杆、转动副R34和转动副R35，转动副R31和转动副R32连接构成万向铰，转动副R34和转动副R35连接构成万向铰。

移动副P33的轴线沿空间任意方向。

本实用新型的有益效果是，一种具有三种运动模式的并联机构，解决了并联机构自由度多导致构造复杂，以及运动模式单一的问题，本实用新型的并联机构具有三种运动模式，即三移动、两移动一转动(转动轴线与移动平面垂直)、两移动一转动(转动轴线与移动平面平行)；该机构具有刚度高、精确度高及灵巧性强的特点。在运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床等领域具有一定的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的一种具有三种运动模式的并联机构的结构示意图；

图2是本实用新型的一种具有三种运动模式的并联机构的第一种运动模式下的结构示意图；

图3是本实用新型的一种具有三种运动模式的并联机构的第二种运动模式下的结构示意图；

图4是本实用新型的一种具有三种运动模式的并联机构的第三种运动模式下的结构示意图。

图中，1.第一连杆，2.第二连杆，3.第三连杆，4.第四连杆，5.第五连杆，6.第六连杆，7.第七连杆，8.第八连杆，9.定平台，10.动平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的一种具有三种运动模式的并联机构，如图1所示，包括定平台9和动平台10，定平台9分别通过第一支链、第二支链和第三支链与动平台10连接。

第一支链包括连接在定平台9上的移动副P11，移动副P11依次连接第三连杆3、移动副P12，第二连杆2、移动副P13、第一连杆1、转动副R14和转动副R15，转动副R15连接在动平台10上，转动副R14和转动副R15连接构成万向铰。

第三连杆3为“L”型连杆，第二连杆2为“L”型连杆，移动副P11的轴线、移动副P12的轴线和移动副P13的轴线两两相互垂直。

移动副P11上连接有电机，作为移动驱动副。

第二支链包括连接在定平台9上的移动副P21，移动副P21依次连接第六连杆6、移动副P22、第五连杆5、移动副P23、第四连杆4、转动副R24和转动副R25，转动副R25连接在动平台10上，转动副R24与转动副R25连接构成万向铰。

第五连杆5为“L”型连杆，第六连杆6为“L”型连杆，移动副P21的轴线、移动副P22的轴线和移动副P23的轴线两两相互垂直。

移动副P21上连接有电机，作为移动驱动副。

第三支链包括连接在定平台9上的转动副R31，转动副R31依次连接转动副R32、第八连杆8、移动副P33、第七连杆7、转动副R34和转动副R35，转动副R31和转动副R32连接构成万向铰，转动副R34和转动副R35连接构成万向铰。

移动副P33的轴线沿空间任意方向，移动副P33上连接有电机，作为移动驱动副。

转动副R31上连接有电机，作为转动驱动副。

本实用新型的一种具有三种运动模式的并联机构，在图1所示的机构位形下，第一支链中的转动副R15的轴线沿y轴方向，转动副R14的轴线沿x轴方向，移动副P13的轴线沿z轴方向，移动副P12的轴线沿y轴方向，移动副P11的轴线沿x轴方向；第二支链中的转动副R25的轴线沿x轴方向，转动副R24的轴线沿y轴方向，移动副P23的轴线沿z轴方向，移动副P22的轴线沿x轴方向，移动副P21的轴线沿y轴方向；第三支链中的转动副R35的轴线沿z轴方向，转动副R34的轴线沿y轴方向，移动副P33的轴线沿xoz平面任意方向，转动副R32的轴线沿y轴方向，转动副R31的轴线沿x轴方向。

本实用新型的一种具有三种运动模式的并联机构，在图1所示的机构位形下，机构具有两个移动自由度和两个转动自由度。两个移动自由度为xoz平面，一个转动自由度为绕转动副轴线R31的转动自由度，另一个转动自由度为沿平行于y轴的转动自由度，图1所示的机构具有的运动模式是瞬时的，控制第一支链中的移动副P11，第二支链中的移动副P21，第三支链中的转动副R31和移动副P33，使得动平台10绕y轴转动后，并联机构具有沿xoz平面移动的两个移动自由度，和绕y轴的转动自由度，此时并联机构具有3个自由度，控制第一支链中的移动副P11，第二支链2中的移动副P21，第三支链中的移动副P33，可对并联机构在上述运动模式下进行控制。

当动平台10绕y轴转动90度后，并联机构处于图2所示的机构位形，第二支链中转动副R25沿z轴方向，转动副R35沿x轴方向，此位形下动平台10具有三个移动自由度和绕y轴的转动自由度。图2所示的机构具有的运动模式是瞬时的。当控制第一支链中的移动副P11，第二支链中的移动副P21，第三支链中的转动副R31和移动副P33，使得动平台10沿y轴移动后，机构处于图3所示的位形，转动副R32与转动副R34的转动轴线不再沿y轴方向，此时并联机构具有3个移动自由度。控制第一支链中的移动副P11，第二支链2中的移动副P21，第三支链中的移动副P33，可对并联机构在上述运动模式下进行控制。

并联机构在图1所示机构位形下，控制第一支链中的移动副P11，第二支链中的移动副P21，第三支链中的转动副R31和移动副P33，使得动平台10绕转动副R31轴线转动后，机构进入图4所示位形，在此位形下，机构具有一个沿转动副R31轴线的转动自由度和两个移动自由度，这两个移动自由度所在平面为转动副R32和转动副R34轴线形成的平面。在图4所示的机构位形下，机构的移动平面和转动轴线平行，此时并联机构具有两个移动自由度和一个转动自由度，控制第一支链中的移动副P11，第二支链2中的移动副P21，第三支链中的移动副P33，可对并联机构在上述运动模式下进行控制。

本实用新型的并联机构具有三种运动模式，相比于现有自由度多的并联机构的构造简单，该机构具有刚度高、精确度高及灵巧性强的特点。本实用新型的并联机构具有三种不同的运动模式，能够满足使用同一个机构产生多种运动方式，尤其在运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床等领域具有一定的应用前景。