一种球面连杆运动装置制造方法及图纸

一种球面连杆运动装置，它的第一、第二、第三、第四、第五和第六连杆之间通过转动副依次连接，第七连杆的一端与第三和第四连杆连接，另一端与第八连杆的一端连接，第八连杆的另一端与第一和第二连杆连接，第九连杆一端与T形连杆一的一端连接，第九连杆的另一端与第十连杆的一端连接，第十连杆的另一端与T形连杆三和第十一连杆的一端连接，第十一连杆的另一端与第十二连杆的一端连接，第十二连杆的另一端与T形连杆二的一端连接，第九连杆、第十连杆和三个运动副构成三自由度平面子链一，第十一连杆、第十二连杆和三个运动副构成三自由度平面子链二。本发明专利技术驱动方式简单，能够实现完全对称的运动，将每一个单元进行串联后，可得到运动范围更大的结构。

【技术实现步骤摘要】
一种球面连杆运动装置
本专利技术涉及机器人领域，特别涉及一种球面连杆装置。
技术介绍
机构中各运动构件上的所有点都在同心球面上的运动机构称为球面机构。球面两自由度机构可以实现沿球面曲线的运动，可用于食品、药品的包装，工艺产品的加工，球形物体的检测等方面。已有的球面两自由度连杆装置中，其输出运动是机构上一点在球面上的移动，而很多情况需要末端连杆在球面上具有灵活的运动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在运动过程中固定连杆和末端连杆始终关于中间平面保持对称、且末端连杆具有以球面连杆的球心为转动中心的沿球面曲线运动的二自由度球面连杆运动装置。本专利技术包括十或十二个连杆以及连接它们的运动副，第一种连接方式：本专利技术包括十二个连杆以及连接它们的运动副，其中，第一连杆为固定连杆，其一端通过转动副一与第二连杆和第八连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副二与T形连杆一和第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副三与第四连杆和第七连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副四与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过转动副五与T形连杆二和第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副六与第一连杆的另一端连接，第七连杆的另一端通过转动副七与T形连杆三的一端和第八连杆的另一端连接。转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线汇交于球面连杆的球心O；第九连杆的一端通过转动副八与T形连杆一的另一端连接，第九连杆的另一端通过转动副九与第十连杆的一端连接，第十连杆的另一端通过转动副十与T形连杆三的另一端和第十一连杆的一端连接，第十一连杆的另一端通过转动副十一与第十二连杆的一端连接，第十二连杆的另一端通过转动副十二与T形连杆二的另一端连接；第九连杆、第十连杆和转动副八、九、十构成三自由度平面子链一，第十一连杆、第十二连杆和转动副十、十一、十二构成三自由度平面子链二，并且转动副二、五、七的轴线与三自由度平面子链中的转动副轴线垂直。所述三自由度平面子链由两个连杆和三个运动副连接而成，三个运动副中，一个运动副为转动副，另外两个运动副分别为转动副或移动副，且三自由度平面子链中转动副的轴线相互平行，移动副的移动中心线与转动副的轴线相互垂直。三自由度平面子链有以下7种组成形式：RRR、RPR、RRP、PRR、RPP、PRP、PPR，R代表转动副，P代表移动副。第二种连接方式：本专利技术包括十个连杆以及连接它们的运动副，其中，第一连杆为固定连杆，其一端通过转动副一与第二连杆和第八连杆的一端连接或与第二连杆的一端连接，第八连杆的一端与第二连杆的一部位连接，第二连杆的另一端通过转动副二与第十三连杆和第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副三与第四连杆和第七连杆的一端连接或与第四连杆的一端连接，第七连杆的一端与第三连杆的一部位连接，第四连杆的另一端通过转动副四与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过转动副五与第六连杆和第十四连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副六与第一连杆的另一端连接，第十四连杆的另一端通过弧形移动副一与第十三连杆的另一端连接，第七连杆的另一端通过转动副七与第八连杆的另一端和弧形滑块一的一端连接，弧形滑块一的另一端通过弧形移动副二与第十四连杆的一部位连接，转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线相交于球面连杆的球心O。上述两种连接方式中，第七连杆通过转动副十三与第四连杆的一部位连接，第八连杆通过转动副十四与第一连杆的一部位连接，要保证第四连杆上转动副三和转动副十三轴线间的夹角与第一连杆上转动副一和转动副十四轴线间的夹角相等；第十五连杆通过转动副十五与第三连杆的一部位连接，第十六连杆通过转动副十六与第二连杆的一部位连接，要保证第三连杆上转动副三和转动副十五轴线间的夹角与第二连杆上转动副一和转动副十六轴线间的夹角相等；转动副二、五、七的轴线在运动过程中始终在同一平面内，此平面即为中间平面；机构的转动中心为各球面连杆的球心，所有点都在以某一点为球心的同心球面上的连杆即为球面连杆。第一和第四连杆、第二和第三连杆、第五和第六连杆、第七和第八连杆两端转动副轴线间夹角分别对应相等。可以将上述两种连接方式中与第一连杆相连接的三个连杆中的第二连杆和第六连杆作为机构输入，第四连杆为末端连杆。可以将多个上述两种连接方式中的机构进行连接，连接后可将机构的运动放大。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、机构的固定连杆和末端连杆在运动过程中始终关于中间平面对称，可以实现完全对称的运动；2、末端连杆可以以位于对称平面上且过转动中心的任意直线为轴线进行连续转动，给机构的应用和控制带来了很大的方便；3、将多个单元进行连接后，最后一个单元末端连杆的运动和第一个单元末端连杆的运动形式相同，可以得到运动范围更大的结构，此种结构驱动方式简单并且能够实现中心控制的远程运动，在食品、药品的包装，工艺产品的加工，球形物体的检测等方面有很高的应用价值。附图说明图1是本专利技术的实施例1的示意图；图2是本专利技术的实施例2的示意图；图3是本专利技术的实施例3的示意图；图4是本专利技术的实施例4的示意图；图5是本专利技术的实施例5的示意图；图6是本专利技术的实施例6的示意图；图7是本专利技术的实施例7的示意图；图8是本专利技术的实施例8的示意图；图9是本专利技术的实施例9的示意图；图10是本专利技术的实施例10的示意图。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-第九连杆、10-第十连杆、11-第十一连杆、12-第十二连杆、13-第十三连杆、14-第十四连杆、15-第十五连杆、16-第十六连杆、17-第十七连杆、18-第十八连杆、19-第十一连杆、20-第二十连杆、21-第二十一连杆、J1-构件一、H1-弧形滑块一、H2-弧形滑块二、H3-弧形滑块三、T1-T形连杆一、T2-T形连杆二、T3-T形连杆三、M1-弧形移动副一、M2-弧形移动副二。具体实施方式：实施例1在图1所示的球面连杆运动装置示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过转动副一R1与第二连杆2和第八连杆8的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副二R2与T形连杆一T1和第三连杆3的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副三R3与第四连杆4和第七连杆7的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副四R4与第五连杆5的一端连接，第五连杆的另一端通过转动副五R5与T形连杆二T2和第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副六R6与第一连杆的另一端连接，第七连杆的另一端通过转动副七R7与T形连杆三T3的一端和第八连杆8的另一端连接，转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线汇交于球面连杆的球心O；T形连杆一的另一端通过转动副八R8与第九连杆9的一端连接，第九连杆的另一端通过转动副九R9与第十连杆10的一端连接，第十连杆的另一端通过转动副十R10与T形连杆三的另一端和第十一连杆11的一端连接，第十一连杆的另一端通过转动副十一R11与第十二连杆12的一端连接，第十二连杆的另一端通过转动副十二R12与T形连杆二的另一端连接；第九连杆、第十连杆和转动副八、九、十构成三自由度平面子链一，第十一连杆、第十二连杆和转动副十、十一、十二构成三自由度平面子链二；两个三自由度平面子链中转动副的轴线相互平行；转动副二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球面连杆运动装置，它包括十二个连杆以及连接它们的运动副，其特征在于：第一连杆为固定连杆，其一端通过或转动副一与第二连杆和第八连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副二与T形连杆一和第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副三与第四连杆和第七连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副四与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过转动副五与T形连杆二和第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副六与第一连杆的另一端连接，第七连杆的另一端通过转动副七与T形连杆三的一端和第八连杆的另一端连接。转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线汇交于球面连杆的球心O；第九连杆的一端通过转动副八与T形连杆一的另一端连接，第九连杆的另一端通过转动副九与第十连杆的一端连接，第十连杆的另一端通过转动副十与T形连杆三的另一端和第十一连杆的一端连接，第十一连杆的另一端通过转动副十一与第十二连杆的一端连接，第十二连杆的另一端通过转动副十二与T形连杆二的另一端连接；第九连杆、第十连杆和转动副八、九、十构成三自由度平面子链一，第十一连杆、第十二连杆和转动副十、十一、十二构成三自由度平面子链二。

【技术特征摘要】
1.一种球面连杆运动装置，它包括十二个连杆以及连接它们的运动副，其特征在于：第一连杆为固定连杆，其一端通过或转动副一与第二连杆和第八连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副二与T形连杆一和第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副三与第四连杆和第七连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副四与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过转动副五与T形连杆二和第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副六与第一连杆的另一端连接，第七连杆的另一端通过转动副七与T形连杆三的一端和第八连杆的另一端连接。转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线汇交于球面连杆的球心O；第九连杆的一端通过转动副八与T形连杆一的另一端连接，第九连杆的另一端通过转动副九与第十连杆的一端连接，第十连杆的另一端通过转动副十与T形连杆三的另一端和第十一连杆的一端连接，第十一连杆的另一端通过转动副十一与第十二连杆的一端连接，第十二连杆的另一端通过转动副十二与T形连杆二的另一端连接；第九连杆、第十连杆和转动副八、九、十构成三自由度平面子链一，第十一连杆、第十二连杆和转动副十、十一、十二构成三自由度平面子链二。2.根据权利要求1所述的球面连杆运动装置，其特征在于：所述三自由度平面子链由两个连杆和三个运动副连接而成，三个运动副中，一个运动副为转动副，另外两个运动副分别为转动副或移动副，且三自由度平面子链中转动副的轴线相互平行，移动副的移动中心线与转动副的轴线相互垂直；三自由度平面子链有以下7种组成形式：RRR、RPR、RRP、PRR、RPP、PRP、PPR，R代表转动副，P代表移动副。3.根据权利要求1所述的球面连杆运动装置，其特征在于：所述转动副二、五、七的轴线在运动过程中始终在同一平面内，此平面即为中间平面，并且转动副二、五、七的轴线与三自由度平面子链中的转动副轴线垂直；机构的转动中心为各球面连杆的球心，所有点都在以某一点为球心的同心球面上的连杆即为球面连杆。第一和第四连杆、第二和第三连杆、第五和第六连杆、第七和第八连杆两端转动副轴线间夹角分别对应相等。4.根据权利要求1所述球面连杆运动装置，其特征在于：所述第七连杆通过转动副十三与第四连杆的一部位连接，第八连杆通过转动副十四与第一连杆的一部位连接，要保证第四连杆上转动副三和转动副十三...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子明，高敏，卢杰，李萌，魏雪丹，李艳文，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13