本发明专利技术公开一种多平移自由度平行四边形复杂运动副，包括机架、输出构件、侧链、同步传动装置，机架和输出构件通过两个或两个以上的侧链连接在一起，侧链与机架连接的运动副是转动类运动副；侧链与输出构件连接的运动副也是转动类运动副，机架与输出构件互相平行，侧链轴线互相平行，转动类运动副的各个相关转动副对应平行,在每一个侧链两个端点运动副之间串联一个广义移动副，这些广义移动副至少有两个或三个之间连接有同步传动装置。具有较多的平移自由度，能够方便地作为一个驱动副应用，功能简单、传力路线较短、便于标准化且通用性强的可以独立应用的基本运动副。
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种机器人运动副，尤其是公开一种多平移自由度平行四边形复杂运动副，同时还提供了两个利用所述的运动副制成的机器人，属于机器人机构
技术背景：现有的运动副，包括两大类运动副，即转动类运动副和平移类运动副。现有的转动类运动副包括转动副、虎克铰、球副和螺旋副。转动副有一个转动自由度，以下用R表示转动副，简称R副；当螺旋副作为转动副使用时，也有一个转动自由度，以下用H表示螺旋副，简称H副,作为转动副使用的螺旋副，用符号Hr表示；虎克铰有二个转动自由度，以下用U表示虎克铰、简称U副；球副有三个转动自由度，以下用S表示球副,简称S副。现有的平移类运动副，只有单平移自由度的移动副（以下用P表示移动副）和作为移动副应用的螺旋副Hp，单平移动自由度平行四边形复杂运动副Pa或二平动自由度平行四边形复杂运动副U*。现在的平行四边形类复杂运动副由机架、输出构件和侧链构成。侧链由两个转动类运动副串联构成，两个转动类运动副之间用杆件连接。机架和输出构件通过两个或两个以上的侧链连接在一起。安装时，有三个要求：1、机架与输出构件互相平行；2、输出构件和机架铰支点构成的几何图形完全相同，各个侧链轴线互相平行；3、与机架和输出构件直接连接的转动副互相平行；如果有两个或两个以上的U副，那么除了与机架和输出构件直接连接转动副互相平行之外，另一组转动副也要互相平行；如果有两个或两个以上的球副，那么除了上述的两组转动副互相平行外，剩余的第三组转动副也要平行。一般说来，球副可以自然满足这个要求。这是一个现有技术的基本要求，本专利技术没有任何改变。为表达简洁，对于这三个要求，以下简称为“机架与输出构件互相平行”；“侧链轴线互相平行”；“转动类运动副的各个相关转动副轴线对应平行”。按照侧链的结构，侧链主要有四种：以转动副为主构成一类，称为转动副类，例如[2RR]平行四边形复杂运动副。[2RR]中，中括号表示平行四边形复杂运动副，中括号内的数字表示侧链的数目，数字后的字符串表示侧链，字母表示构成侧链的运动副，前面的字母表示与机架连接的运动副，也称为下端点运动副（有时称为第一个转动类运动副），后面的字母表示与输出构件连接的运动副，也称为下端点运动副，下同。以虎克铰为主构成一类，称为虎克铰类，例如[3UU]平行四边形复杂运动副U*等。以球铰为主构成一类，称为球铰类,例如，[3SS],[2SS]。以螺旋副为主构成一类，称为螺旋副类，[2HH],[3HR]等。所谓为“主”是指“谁”为“主”，“谁”，就起主导作用。例如，第一个转动类运动副分别是R副和U副，则R副起主导作用。通常，为“主”的移动副是相同的移动副。通常，上端点运动副也是相同的移动副。即平行四边形复杂运动副的支链是相同的。现有的平行四边形类复杂运动副按照自由度数目可以分为两种。一种是单平移自由度的，一种是两个平移自由度的。以转动类运动副为主构成的平行四边形运动副只有一个平移自由度，以万向铰（虎克铰）或球副为主构成的平行四边形复杂运动副只有二个平移自由度。平行四边形类复杂运动副，按照输出构件的结构分为线段输出构件和平面输出构件两种。线段输出构件，其侧链轴线在一个平面上，称为平面平行四边形类复杂运动副：例如，[2RR](1T0R)复杂运动副等。平面输出构件，其侧链轴线不在一个平面上，称为空间平行四边形类复杂运动副：例如，[3UU](2T1R)、[4US](2T1R)复杂运动副等。上述两种输出构件，对应不同的侧链，其输出端有可能含有一个或两个转动自由度。现有的平行四边形类复杂运动副，主要参考文献《现代机构学进展》，第一卷/邹慧君，高峰主编。北京：高等教育出版社，2007.4 ，P.129-200，P.299-337，以下简称文献1。《现代机构学进展》，第二卷/邹慧君，高峰主编。北京：高等教育出版社，2011.10，,P.281-300，P.304-256以下简称文献2。这些运动副，不论是简单运动副，还是复杂运动副，都具有功能简单，受力良好，通用性强，便于标准化，且单个驱动副驱动时，或移动副颠倒使用时，仍然保持运动副的对称性等特点。因此，这些运动副，都可以作为基本的运动副独立应用，且有比较长的历史，给机构的设计与综合带来了极大方便。为叙述方便，以下用R表示转动自由度，例如，虎克铰具有2R个自由度。同时，以下用T表示平移自由度，例如，3T表示三个平移自由度。现有的纯平移自由度机器人，包括串联平移机器人和并联平移机器人两种。串联机器人，由两个或三个移动副串联构成，各个移动副的轴线都不在一条直线上，结构复杂且受力不好。并联机器人的技术方案是含有二个或多个支链的并联机构。现有的含有二个或多个支链的二平移或三平移自由度并联机构的技术方案是，由两个或多个支链并联构成，构成一个二平移或多平移自由度的并联机构。这类并联机构，有二个或三个驱动副各自独立工作，或者输出构件与机架的形状不同，或者支链互不平行。现有的纯平移机器人，主要参考文献，《机器人机构学的数学基础》机械工业出版社 北京，2008.7于靖军等，以下简称文献3，机器人结构拓扑结构学，杨廷力，北京：机械工业出版社2004年3月，以下简称文献4。现有的运动副和纯平移机构，存在两个方面的问题。首先，从机构学运动副的角度观察，存在缺失三平移自由度复杂运动副和二平移自由度复杂运动副应用不方便的问题。从理论层面看，球副应当有与其对应的三平移自由度对偶运动副，虎克铰也应当有与其对应的功能相当的二平移自由度对偶运动副。实际上，1、满足要求的三平移自由度对偶运动副不存在。2、现有的二平移自由度复杂运动副（U*）也存在一些应用方面的问题，例如，它的工作空间是球面，而不是平面；它的输出构件是单一的球面型，不能设计为线段型输出构件；它也不方便作为主动副应用。这给一些机构的设计与综合和理论研究带来了困难和限制。从应用层面看，由于没有三平移自由度移动副，目前综合出的三平移机构多含有折线支链。例如，五自由度（3T2R）并联机构、四自由度（3T1R）并联机构（文献1-4）。其次，从机器人机构学的角度观察，现有的串联平移机器人技术方案和现有的并联机器人平移机构方案，都不能作为基本移动副应用（文献3）。1现有的串联机器人技术方案，其共同的缺点是其传力轴线是一条折线，多个驱动副工作，结构复杂。都没有能够满足结构简单、受力良好（传力路线最短或较短）的基本要求，不能作为基本的运动副应用。2、现有的平移并联机器人，虽然可以提供较多的平移自由度（包括三平移自由度），但问题是，当单独的一个驱动副工作时，并联机构会失去对称性，且不便于标准化、通用化，不宜作为一个基本运动副独立应用。综合以上的分析，知道，现有的多平移自由度复杂运动副及其机器人，其共同的缺点是不能同时满足以下三条：1、提供较多的平移自由度，特别是，提供三平移自由度 ；2、能够方便地作为一个驱动副应用，具有关于输入和输出的结构和功能方面的对称；3、功能简单、机构紧凑、传力路线较短、通用性强且便于标准化。
技术实现思路
：本专利技术提供一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多平移自由度平行四边形复杂运动副，包括机架（1）、输出构件（3）、侧链（2）、同步传动装置（9），机架（1）和输出构件（3）通过两个或两个以上的侧链（2）连接在一起，侧链与机架连接的运动副是转动类运动副；侧链与输出构件连接的运动副也是转动类运动副，机架（1）与输出构件（3）互相平行、侧链（2）轴线互相平行，转动类运动副的各个相关转动副对应平行,在每一个侧链（2）两个转动类运动副之间串联一个广义移动副（5），这些广义移动副中至少两个广义移动副之间连接有同步传动装置（9）。
【技术特征摘要】
1. 一种多平移自由度平行四边形复杂运动副，包括机架（1）、输出构件（3）、侧链（2）、同步传动装置（9），机架（1）和输出构件（3）通过两个或两个以上的侧链（2）连接在一起，侧链与机架连接的运动副是转动类运动副；侧链与输出构件连接的运动副也是转动类运动副，机架（1）与输出构件（3）互相平行、侧链（2）轴线互相平行，转动类运动副的各个相关转动副对应平行,在每一个侧链（2）两个转动类运动副之间串联一个广义移动副（5），这些广义移动副中至少两个广义移动副之间连接有同步传动装置（9）。
2. 如权利要求1所述的多平移自由度平行四边形复杂运动副，其特征在于：侧链（2）是由转动副（2.1）、广义移动副（5）和转动类运动副依次串联构成；至少两个侧链上的广义移动副之间连接有同步传动装置（9）。
3. 如权利要求1所述的多平移自由度平行四边形复杂运动副，其特征在于：侧链包括两个或多个侧链，所有的侧链轴线在一个平面上，侧链（2）是由虎克铰（2.3）、广义移动副（5）和转动类运动副（2.2,2.4,2,6）依次串联构成；至少两个侧链上的广义移动副之间连接有同步传动装置（9）。
4. 如权利要求1所述的多平移自由度平行四边形复杂运动副，其特征在于：侧链包括三个或更多个侧链，侧链（2）是由虎克铰（2.3）、广义移动副（5）和虎克铰（2.4）或球副依次串联构成，至少有一个侧链的轴线不与其它的侧链共平面；至少有3个侧链，其中包括一个不与其它侧链共面的侧链上的广义移动副，用同步传动装置连接在一起。
5. 如权利要求1所述的多平移自由度平行四边形复杂运动副，其特征在于：侧链由球铰、广义移动副和虎克铰或球铰依次串联构成。
6. 如权利要求1所述的多平移自由度平行四边形复杂运动副，其特征在于：侧链由螺旋副、广义移动副和转动类运动副依次串联构成。
7. 如权利要求1-6所述的多平移自由度平行四边形复杂运动副，其特征在于：广义移动副是一个直线电机或电动缸，其同步传动装置（9）包括缸体连接传动箱（6），软轴（7），侧链关联传动箱（8），缸体连接传动箱有两个或三个，除冗余侧链上的缸体外，一个缸体上安装缸体连接传动箱，将移动副的轴线运动转换为转动，每个缸体连接传动箱与一个软轴连接，所有软轴都...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩方元，
申请(专利权)人：韩方元，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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