具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构制造技术

本发明专利技术公开的具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，包括矩形的动平台和定平台，动平台分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台连接，从而实现两移动一转动与三移动运动模式的转变，并且不需要重新组装就能实现运动模式的变换，还具有刚度高、精确度高及灵巧性强的特点。

Parallel mechanism with two motion modes of 2T1R and 3T

The invention discloses a parallel mechanism with two motion modes of 2T1R and 3T, including a rectangular moving platform and a fixed platform. The moving platform is connected with a fixed platform through the first branch chain, the second branch chain and the third branch chain, respectively, so as to realize the transformation of two moving, one rotating and three moving motion modes, and can be realized without reassembling. The transformation of the motion mode also has the characteristics of high rigidity, high accuracy and dexterity.

【技术实现步骤摘要】
具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构
本专利技术属于机器人领域，涉及一种具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构。
技术介绍
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，也称为具有多种操作模式、位移子群可变、具有运动分岔、或者可重构并联机构，其特征为：较少的驱动副可以实现多种运动模式，且运动模式变换时不需要对机构进行重新组装，因而可以快速实现机构重构，一些此类并联机构在进行运动模式变换时，均需要通过机构的奇异位形。具有多种运动模式的并联机构使用较少的驱动可实现多种运动模式，以较少的成本可以提升机器适应实际工业生产中的多样的需求。目前实现两移动一转动与三移动运动模式转变的并联机构较少。这类新型并联机构在工业生产中的装配、抓取等方面具有一定的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，能够实现两移动一转动与三移动运动模式的转变，具有刚度高、精确度高及灵巧性性强的特点。本专利技术所采用的技术方案是：具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，包括矩形动平台和定平台，动平台分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台连接。本专利技术的特点还在于，第一支链包括与定平台连接的第一连杆，第一连杆依次连接有移动副P11、第二连杆、转动副R11、第三连杆、转动副R12、第四连杆、转动副R13，转动副R13与动平台连接。移动副P11、转动副R11的转动轴线、转动副R12的转动轴线及转动副R13的转动轴线均垂直于水平面设置。移动副P11和转动副R11上均连接有驱动电机。第二支链包括与定平台连接的虎克铰U22，虎克铰U22依次连接有第六连杆、移动副P21、第五连杆及虎克铰U21，虎克铰U21与动平台连接。虎克铰U21中与动平台连接的转动副的转动轴线与虎克铰U22中与定平台连接的转动副的转动轴线水平设置且相互平行，虎克铰U21与虎克铰U22中相邻的两个转动副的转动轴线平行设置。移动副P21连接有驱动电机。第三支链包括与定平台连接的球副S32，球副S32依次连接有第八连杆、移动副P31、第七连杆及球副S31，球副S31与动平台连接。移动副P31连接有驱动电机。定平台为一个或三个。本专利技术的有益效果是：本专利技术具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，不需要重新组装就能实现两移动一转动与三移动运动模式的变换，并且具有刚度高、精确度高及灵巧性强的特点。附图说明图1是本专利技术具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构的运动模式变换位形的结构示意图；图2是本专利技术具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构的具有2T1R运动模式的结构示意图；图3是本专利技术具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构的具有3T运动模式的结构示意图。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.动平台，10.定平台。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方法做一个详细的说明。本专利技术具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，如图1所示，包括矩形动平台9和定平台10，动平台9分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台10连接，建立互相垂直的三个坐标轴，分别为x轴、y轴和z轴，x轴和y轴水平设置，z轴垂直于水平面设置，第一支链与定平台10的连接处记为B1，第二支链与定平台10的连接处记为B2，第三支链与定平台10的连接处记为B3，即定平台为(B1B2B3)；第一支链与动平台9的连接处记为A1，第二支链与动平台9的连接处记为A2，第三支链与动平台9的连接处记为A3。第一支链包括与定平台10(B1)连接的第一连杆1，第一连杆1依次连接有移动副P11、第二连杆2、转动副R11、第三连杆3、转动副R12、第四连杆4、转动副R13，转动副R13与动平台9连接；移动副P11、转动副R11的转动轴线、转动副R12的转动轴线及转动副R13的转动轴线均垂直于水平面设置，即沿z轴方向设置，移动副P11和转动副R11上均连接有驱动电机，驱动电机用于驱动移动副P11的移动及驱动转动副R11。第二支链包括与定平台10(B2)连接的虎克铰U22，虎克铰U22依次连接有第六连杆6、移动副P21、第五连杆5及虎克铰U21，虎克铰U21与动平台9连接；图1所示机构位形下，虎克铰U21中与动平台9连接的转动副的转动轴线与虎克铰U22中与定平台10连接的转动副的转动轴线水平设置且相互平行，即虎克铰U21中与动平台9连接的转动副的转动轴线与虎克铰U22中与定平台10连接的转动副的转动轴线沿x轴方向设置，虎克铰U21与虎克铰U22中相邻的两个转动副的转动轴线平行设置且垂直于水平面设置，即沿z轴方向设置，移动副P21连接有驱动电机，驱动电机用于驱动移动副P21进行移动。第三支链包括与定平台10(B3)连接的球副S32，球副S32依次连接有第八连杆8、移动副P31、第七连杆7及球副S31，球副S31与动平台9连接，移动副P31连接有驱动电机，驱动电机用于驱动移动副P31进行移动，图1位形下移动副P31的方向与x轴、y轴和z轴均不平行。定平台10为一个或三个，定平台9为三个时，定平台9包括第一定平台、第二定平台及第三定平台，第一定平台与第一支链连接，连接处记为B1，第二定平台与第二支链连接，连接处记为B2，第三定平台与第三支链连接，连接处记为B3。本专利技术具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构的两种运动模式变换的过程具体如下：如图1所示机构位形下，本专利技术并联机构具有3T1R瞬时运动模式，当控制第一支链中的移动副P11移动和转动副R11转动，第二支链中的移动副P21移动，第三支链中的移动副P31移动，使动平台9绕z轴转动，得到如图2所示机构位形，第一支链中的移动副P11、转动副R11的转动轴线、转动副R12的转动轴线及转动副R13的转动轴线均垂直于水平面设置，即沿z轴方向设置，第二支链中的虎克铰U21与虎克铰U22中相邻的两个转动副的转动轴线平行设置且垂直于水平面设置，即沿z轴方向设置，虎克铰U21中与动平台9连接的转动副的转动轴线与虎克铰U22中与定平台10连接的转动副的转动轴线均与水平面平行设置且相交，第三支链中的移动副P31的方向与x轴、y轴和z轴均不平行，此时本专利技术并联机构具有2T1R运动模式，通过控制第一支链中的转动副R11，第二支链中的移动副P21，第三支链中的移动副P31，实现对并联机构的控制；如图1所示机构位形下，本专利技术并联机构具有3T1R瞬时运动模式，当控制第一支链中的移动副P11移动和转动副R12转动，第二支链中的移动副P21移动，第三支链中的移动副P31移动，使动平台9沿z轴向上移动，得到如图3所示机构位形，第一支链中的移动副P11、转动副R11的转动轴线、转动副R12的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于：包括矩形动平台(9)和定平台(10)，所述动平台(9)分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台(10)连接。

【技术特征摘要】
1.具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于：包括矩形动平台(9)和定平台(10)，所述动平台(9)分别通过第一支链、第二支链及第三支链与定平台(10)连接。2.根据权利要求1所述的具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于：所述第一支链包括与定平台(10)连接的第一连杆(1)，所述第一连杆(1)依次连接有移动副P11、第二连杆(2)、转动副R11、第三连杆(3)、转动副R12、第四连杆(4)、转动副R13，所述转动副R13与动平台(9)连接。3.根据权利要求2所述的具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于：所述移动副P11、转动副R11的转动轴线、转动副R12的转动轴线及转动副R13的转动轴线均垂直于水平面设置。4.根据权利要求3所述的具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于：所述移动副P11和转动副R11上均连接有驱动电机。5.根据权利要求1所述的具有2T1R和3T两种运动模式的并联机构，其特征在于：所述第二支链包括与定平台(10)连接的虎克铰U22，所述虎克铰U22依次连接有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，刘宏昭，曹亚斌，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61