一种1t&(2t)&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]串联机构运动范围大、运作灵巧。并联机构结构紧凑、刚性好、精度高、运动范围小，适合于要求移动量较小、出力大的场合。因此集串、并联机构优点的新型混联机器人，具有小巧轻便、高灵活度的特点。混联机器人的串联部分用来完成较大范围的空间位置定位，兼顾提高整个机器人的灵活性；并联部分实现区域小范围的姿态定位，兼顾机器人的刚度和稳定性。
[0003]我国不少机构学者已设计出诸多四、五、六自由度新型混联机器人机构，并申请了 相关专利，如中国专利 -CN1462669，CN101049692，CN102672709A，CN104057442A，CN103433918A，CN203427028U。目前对于四、五自由度并联机器人机构解耦性研宄则相对较少。中国专利CN 102896628A，CN 103624778 A分别提出一种四自由度解耦并联机器人机构上述发明机构虽然机构动平台能实现四自由度运动，但是能实现解耦的并联机构十分稀少，大部分并联机构的解耦性并没有很好解决。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种结构稳定、易于控制、运动解耦的三移一转四自由度混联机构。本发明主要包括一个两分支并联机构(2T)和连接在并联机构底平台上滑槽IT以及连接其动平台上转动副IR。两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成；所述底平台为长方形，其下方两对边布有导轨，其上方两对边布置有一个圆柱导轨和方形导轨，动平台为长方形。固定滑槽通过移动副与底平台导轨连接。分支一是由一个圆柱副和一个平行四边形铰链和两个轴线相互垂直转动副，以及连接它们的连杆组成；分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个转动副，以及连接它们的连杆组成；混联机构末端通过一个转动副与动平台连接。
[0005]固定滑槽通过移动副与底平台导轨连接；分支一中第一连杆的一端通过圆柱副与底平台圆柱导轨连接，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，第二个连杆连接另一端通过转动副与第三个连杆连接，连杆另一端通过转动副动平台连接；分支二中第一连杆的一端通过移动副与底平台方形导轨连接，第一连杆的另一端通过移动副与第二连杆的一端连接，该连杆的另一端通过转动副与动平台连接；混联机构末端通过转动副与动平台连接。
[0006]上述与底平台连接的移动副平行于底平台，上述分支一中圆柱副轴线、平行四边形铰链轴线及与之连接的一个转动副轴线平行，与动平台连接的转动副轴线垂直于动平台；上述分支二中与底平台连接的移动副垂直于定平台，第二个移动副中心线垂直于底平台连接的移动副平行于分支一中圆柱副轴线，于动平台连接的转动副平行于动平台，同时垂直于分支一中圆柱副轴线；上述与动平台相连一个转动副其轴线垂直于动平台。
[0007]上述与底平台连接的移动副为输入驱动，底平台在移动副的驱动下带动分支二、动平台发生移动，最终带动混联机构末端发生移动；上述分支一中与定平台连接的圆柱副为输入驱动，第一个连杆在圆柱副的驱动下发生移动，并带动第二、三个连杆发生移动，第三连杆的移动带动动平台发生移动；上述分支二中与定平台连接移动副为输入驱动，第一个连杆在移动副的驱动下发生上下移动，并带动第二个连杆上下移动，第二连杆的移动带动动平台发生上下移动；上述与动平台相连一个转动副为输入驱动，机构末端在转动副的驱动下发生转动。且这三个方向的三个移动和一个转动运动是解耦的，互不干涉。
[0008]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0009]1、结构稳定，具有较大的可操作工作空间；
[0010]2、实现了空间三个移动自由度和一个转动自由度运动解耦；
[0011]3、所有输入驱动全部与平台相连，这样减少了杆件的负载，具有良好的运动性和稳定性及较大的反应速度。
【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1、2所示的一种三移一转四自由度解耦空间混联机构示意图中，底平台、动平台15为长方形结构，该底平台上方两对边布置有圆柱导轨3、方形导轨，导轨3的轴线与底平台平行，方形导轨中心线垂直于底平台，底平台下方两对边布置有滑槽2;固定滑槽I通过移动副2与底平台下方导轨连接，;分支一中的第一连杆的一端通过圆柱副4与圆柱导轨3连接，该连杆的另一端与平行四边形铰链5连接，平行四边形铰链5另一端与第二个连杆6连接，连杆6的另一端通过转动副7与第三个连杆8连接，连杆8的另一端通过转动副9动平台15连接；分支二中的第一连杆11的一端通过运动副10与定平台上的方形导轨连接，该连杆11的另一端通过移动副12与第二个连杆13连接，第二个连杆13另一端通过转动副14与动平台15连接；机构末端17通过转动副16与动平台15连接。
[0015]移动副2平行于底平台，分支一中的圆柱副4的轴线平行底平台所在的边，平行四边形铰链4、及与铰链连接的一个转动副7的轴线相互平行，与动平台连接的转动副9轴线垂直于动平台15且垂直于4、5、7、轴线；分支二中移动副10的中心线垂直于底平台所在的边，垂直于移动副2的中心线，移动副12的中心线平行于分支一中圆柱副4的轴线，转动副14的轴线平行于动平台，垂直于转动副7、9的轴线；与机构末端17连接的转动副16轴线垂直于动平台。
【主权项】
1.一种1T&(2T)&1R四自由度解耦混联机构，其主要包括一个两分支并联机构(2T)和连接在并联机构底平台上滑槽IT以及连接其动平台上转动副IR。其特征在于:固定滑槽通过移动副与底平台导轨连接；分支一中第一连杆的一端通过圆柱副与底平台圆柱导轨连接，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，第二个连杆连接另一端通过转动副与第三个连杆连接，连杆另一端通过转动副动平台连接；分支二中第一连杆的一端通过移动副与底平台方形导轨连接，第一连杆的另一端通过移动副与第二连杆的一端连接，该连杆的另一端通过转动副与动平台连接；混联机构末端通过转动副与动平台连接。
2.根据权利要求1所述的一种解耦的三移一转四自由度混联机构，其特征在于:上述与底平台连接的移动副平行于底平台，上述分支一中圆柱副轴线、平行四边形铰链轴线及与之连接的一个转动副轴线平行，与动平台连接的转动副轴线垂直于动平台；上述分支二中与底平台连接的移动副垂直于定平台，第二个移动副中心线垂直于底平台连接的移动副平行于分支一中圆柱副轴线，于动平台连接的转动副平行于动平台，同时垂直于分支一中圆柱副轴线；上述与动平台相连一个转动副其轴线垂直于动平台。
3.根据权利要求1所述的一种解耦的三移一转四自由度混联机构，其特征在于:上述与底平台连接的移动副为输入驱动；上述分支一中与定平台连接的圆柱副为输入驱动；上述分支二中与定平台连接移动副为输入驱动；上述与动平台相连一个转动副为输入驱动。
4.根据权利要求1所述的一种解耦的三移一转四自由度混联机构，其特征在于:上述分支一中，第三个连杆两端的转动副可以用万向铰代替。
【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。其主要包括一个两分支并联机构(2T)和连接在并联机构底平台上滑槽1T以及连接其动平台上转动副1R。两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成；所述底平台为长方形，其下方两对边布有导轨，其上方两对边布置有一个圆柱导轨和方形导轨，动平台为长方形。固定滑槽通过移动副与底平台导轨连接；分支一是由一个圆柱副和一个平行四边形铰链和两个轴线相互垂直转动副，以及连接它们的连杆组成；分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个转动副，以及连接它们的连杆组成；混联机构末端通过一个转动副与动平台连接。本发明结构稳定，能够实现动平台沿平行于定平台方向及垂直于定平台的三个移动和绕垂直于定平台轴线的转动，各运动解耦、易于控制、操作空间大、速度快，承载力强。
【IPC分类】B25J9-00
【公开号】CN104690715
【申请号】CN201510032674
【发明人】曹毅, 秦友蕾, 周辉, 王琨, 丁锐
【申请人】江南大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月20日