一种1t&(1t1r)&1r四自由度解耦混联机构的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。
【背景技术】
[0002]单一的串联机器人或并联机器人在机构构型、运动性能等方面存在机器人机构体积大、机构灵活工作空间小、灵活性差等问题，不能完全满足一定工作空间的动作。因此，采用将串联和并联有机结合起来的混联机器人构型，充分发挥串、并联结构各自的优点，使其达到小巧轻便、高的灵活度以及提高机器人的性能，将更具有使用价值，也是未来机器人机构发展的新方向。
[0003]目前，国内外制造业中，已设计并成功应用多种混联机器人，例如瑞典NeosRobotic公司生产的5自由度Tricept系列机器人及德国DS-Technology公司生产的5自由度Exechon机器人美国Adept Technology公司生产的5自由度Adept Quattro机器人。混联机器人耦合性的存在使得机构在机构设计、计算分析和运动控制等方面存在着诸多问题。因此，为简化混联机器人的控制过程，提高混联机构的解耦性已经成为机构学研宄领域的热点问题。
[0004]在四自由度混联机器人研宄中，FANUC公司最新生产的FANUC Robot MiA/6s、6A机器人，是在3平移Delta机构的动平台上，分别再串联I个或3个转动自由度的摆动头，构成的4、6自由度高速搬运(整列)机器人，用于物流、装配生产线。天津大学HUANG等发明的TriVariant系列机器人为一个2自由度并联机构和一个2自由度转动头串联构成的4自由度混联机器人，上述发明机构虽然机构动平台能实现四自由度运动，但是大部分机构的解耦性并没有很好解决。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种结构简单、易于控制、运动解耦的两移两转四自由度混联机构。其主要包括一个三分支并联机构(ITlR)和连接在并联机构下平台上的一个移动副IT以及连接在动平台上转动副IR。两分支并联机构由下平台、动平台、以及连接动平台和下平台的两个分支组成。所述下平台为长方形结构其上方布有一个平行于下平台的圆柱导轨，其下方布置有梯形导轨。分支一是由一个移动副一个圆柱副和转动副，以及连接它们的两个连杆组成；分支二由一个平行于下平台的转动副和两个球面副组成；分支三由一个平行于下平台的转动副和一个平行四边形铰链及两个轴线相互平行的转动副以及连接它们之间的三个连杆组成；混联机构末端通过一个轴线垂直于动平台转动副与动平台连接。
[0006]分支一中第一连杆的一端通过轴线平行于下平台的移动副与下平台滑槽连接，连杆另一端通过圆柱副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接；分支二中，第一个连杆通过转动副与下平台连接，连杆的另一端通过球面副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过球面副与动平台连接；分支三中第一个连杆通过转动副与下平台连接，另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端与第二个连杆连接，第二个连杆另一端通过转动副与第三个连杆连接，第三个连杆另一端通过转动副动平台连接，其中第一、二个连杆两端的运动副轴线相互平行；混联机构末端通过一个转动副与动平台连接其轴线垂直于动平台。
[0007]上述分支中，与固定导轨连接的移动副为输入运动副，在移动副的驱动下底平台及并联机构将发生移动，最终带动机构末端移动。上述分支一中与第一个连杆连接圆柱副为输入驱动，在圆柱副的驱动下，机构动平台发生移动；分支三中与下平台连接的转动副为输入驱动，第一个连杆在转动副的驱动下发生转动，第一个连杆转动带动第二、三个连杆发生转动，第三个连杆的转动带动动平台转动；与动平台连接的转动副为输入驱动，在转动副的驱动下带动机构末端转动；且这两个方向的两个转动和两个移动运动是解耦的，互不干涉。
[0008]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0009]1、结构简单稳定，运动副含有低副和复合运动副，装配简单；
[0010]2、实现了空间两个移动自由度和两个转动自由度解耦；
[0011]3、具有较大的运动空间尤其是沿滑槽方向的移动。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的立体示意简图。
[0013]图2整体示意结构简图。
【具体实施方式】
[0014]在图2所示的一种两移两转四自由度解耦空间混联机构示意图中，固定滑槽I通过移动副9与下平台2连接。分支一中第一个连杆5的一端通过移动副4与下平台2上的滑槽3连接；连杆5的另一端通过圆柱副6与第二个连杆7连接，连杆7的另一端通过转动副8与动平台22连接；分支二中，第一个连杆11通过转动副10与下平台2连接，连杆11的另一端通过球面副12与第二个连杆13连接，连杆13的另一端通过球面副14与动平台连接；分支三中，第一个连杆16通过转动副15与下平台2连接，连杆16另一端与平行四边形铰链17连接，该平行四边形铰链17另一端与第二个连杆18连接，第二个连杆18另一端通过转动副19与第三个连杆20连接，第三个连杆20另一端通过转动副22与动平台22连接；混联机构末端24通过一个转动副23与动平台22连接其轴线垂直于动平台。
[0015]移动副9中心线平行于下平台。分支一中的与下平台连接的移动副4中心线垂直于移动副9的中心线且平行于下平台2，圆柱副6的轴线垂直于下平台，转动副8的轴线平行于移动副9的中心线垂直于移动副4的中心线和圆柱副6的轴线；分支二中，与下平台连接的转动副10轴线平行于分支一中的转动副8，球面副12、14球心位于连杆13两端，分支三中转动副15轴线平行于转动副8、10的轴线，平行四边形铰链17的轴线平行于移动副4的中心线，转动副19、21的轴线相互平行且平行于铰链17的轴线和移动副4的中心线；与混联机构末端相连的转动副23轴线垂直于动平台22。
【主权项】
1.一种1T&(ITlR)&1R四自由度解耦混联机构其主要包括其主要包括一个三分支并联机构(ITlR)和连接在并联机构下平台上的一个移动副IT以及连接在动平台上转动副IR。两分支并联机构由下平台、动平台、以及连接动平台和下平台的两个分支组成。其特征在于:所述下平台为长方形结构其上方布有一个平行于下平台的滑槽，其下方布置有梯形导轨，固定滑槽通过移动副与下平台导轨连接；分支一中第一连杆的一端通过轴线平行于下平台的移动副与下平台滑槽连接，连杆另一端通过圆柱副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接；分支二中，第一个连杆通过转动副与下平台连接，连杆的另一端通过球面副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过球面副与动平台连接；分支三中第一个连杆通过转动副与下平台连接，另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端与第二个连杆连接，第二个连杆另一端通过转动副与第三个连杆连接，第三个连杆另一端通过转动副动平台连接，其中第一、二个连杆两端的运动副轴线相互平行；混联机构末端通过一个转动副与动平台连接其轴线垂直于动平台。
2.根据权利要求1所述的一种两移两转四自由度解耦混联机构，其特征在于:上述与下平台连接的移动副IT为输入驱动；上述分支一中与第一个连杆连接圆柱副为输入驱动；上述分支三中与下平台连接的转动副为输入驱动。上述与动平台连接的转动副为输入驱动。
3.根据权利要求1所述的一种两移两转四自由度解耦混联机构，其特征在于:上述分支一中与第一个连杆连接圆柱副可以用一个转动副和一个移动副代替；上述分支二中与下平台连接的转动副可以用移动副代替。
【专利摘要】本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。其主要包括一个三分支并联机构(1T1R)和连接在并联机构下平台上的一个移动副1T以及连接在动平台上转动副1R。三分支并联机构由下平台、动平台、以及连接动平台和下平台的三个分支组成。分支一是由一个移动副一个圆柱副和转动副，以及连接它们的两个连杆组成；分支二由一个平行于下平台的转动副和两个球面副组成；分支三由一个平行于下平台的转动副和一个平行四边形铰链及两个轴线相互平行的转动副以及连接它们之间的三个连杆组成；混联机构末端通过一个轴线垂直于动平台转动副与动平台连接。本发明能够实现沿滑槽方向和垂直于下平台方向的两个移动以及绕平行于下平台的转动副及机构末端转动副轴线的两个转动功能、结构简单、操作空间大、运动解耦，易于控制。
【IPC分类】B25J9-00
【公开号】CN104526686
【申请号】CN201510032586
【发明人】曹毅, 秦友蕾, 周辉, 赵熙熙
【申请人】江南大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月20日