具有三种一维转动自由度的单环机构制造技术

本发明专利技术公开了具有三种一维转动自由度的单环机构，包括机架，机架上固接有转动副R11和转动副R21；转动副R11上连接有转动副R12,转动副R12通过第一连杆连接有移动副P13，移动副P13通过第二连杆连接有转动副R14，转动副R14通过第三连杆连接有移动副P24，移动副P24通过第四连杆连接有转动副R23，转动副R23上连接有转动副R22，转动副R22通过第五连杆与转动副R21连接。本发明专利技术具有三种一维转动自由度的单环机构，具有三种一维转动自由度，在特定一维转动运动模式下，只需要一个驱动，容易实施对机构的控制，减少了能量的消耗。该发明专利技术的机构在运动模拟、并联机床等领域具有一定应用前景。

Single-loop mechanism with three one-dimensional rotational degrees of freedom

The invention discloses a single-ring mechanism with three one-dimensional rotational degrees of freedom, including a rack, which is fixed with rotating pair R11 and rotating pair R21; rotating pair R11 is connected with rotating pair R12; rotating pair R12 is connected with moving pair P13 through the first connecting rod; moving pair P13 is connected with rotating pair R14 through the second connecting rod; rotating pair R14 is connected with moving pair P24 through the third connecting rod; and moving pair P24 is connected with moving pair through the first connecting rod. The fourth connecting rod is connected with the rotating pair R23, and the rotating pair R22 is connected with the rotating pair R23. The rotating pair R22 is connected with the rotating pair R21 through the fifth connecting rod. The invention has three single-ring mechanisms with one-dimensional rotational degrees of freedom, and three one-dimensional rotational degrees of freedom. Under a specific one-dimensional rotational motion mode, only one drive is needed, and the control of the mechanism is easy to implement, and the energy consumption is reduced. The mechanism of the invention has certain application prospects in the fields of motion simulation, parallel machine tool and so on.

【技术实现步骤摘要】
具有三种一维转动自由度的单环机构
本专利技术属于机器人
，涉及一种具有三种一维转动自由度的单环机构。
技术介绍
许多单环机构都具有运动分岔的特性，现有的具有三种移动运动模式的并联机构，能实现在初始位形下，三个方向(x，y，z)上的三维移动，当动平台沿某个方向进行微小位移后，机构的自由度变为一，只能实现这个方向的一维移动。目前，与上述机构的特性类似，具有三种一维转动自由度的机构并不多见。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有三种一维转动自由度的单环机构，具有三种一维转动自由度。本专利技术所采用的技术方案是，具有三种一维转动自由度的单环机构，包括机架，机架上固接有转动副R11和转动副R21；转动副R11上连接有转动副R12,转动副R12通过第一连杆连接有移动副P13，移动副P13通过第二连杆连接有转动副R14，转动副R14通过第三连杆连接有移动副P24，移动副P24通过第四连杆连接有转动副R23，转动副R23上连接有转动副R22，转动副R22通过第五连杆与转动副R21连接。本专利技术的特点还在于：机架为呈L形的连杆。转动副R11和转动副R12相互垂直，且转动副R11和转动副R12形成万向铰。移动副P13与转动副R12相互垂直，转动副R14的轴线垂直于转动副R11和转动副R12。转动副R11的轴线与转动副R23的轴线共线，转动副R12的轴线与转动副R22的轴线平行，转动副R14的轴线与转动副R21的轴线共线。转动副R23与转动副R22相互垂直，且转动副R23与转动副R22形成万向铰。与转动副R12的轴线和转动副R22的轴线均相切的圆和移动副P13轴线与移动副P24轴线的交点重合。转动副R21与转动副R23与转动副R22均垂直。本专利技术的有益效果是本专利技术具有三种一维转动自由度的单环机构，具有三种一维转动自由度，在特定一维转动运动模式下，只需要一个驱动，容易实施对机构的控制，减少了能量的消耗。附图说明图1是本专利技术具有三种一维转动自由度的单环机构具有三个瞬时转动自由度时的结构示意图；图2是本专利技术具有三种一维转动自由度的单环机构中第三连杆具有沿Y轴转动自由度的结构示意图；图3是本专利技术具有三种一维转动自由度的单环机构中第三连杆具有沿X轴转动自由度的结构示意图；图4是本专利技术具有三种一维转动自由度的单环机构中第三连杆具有沿Z轴转动自由度的结构示意图；.图中，1.机架，2.转动副R11，3.转动副R12，4.第一连杆，5.移动副P13，6.第二连杆，7.转动副R14，8.第三连杆，9.移动副P24，10.第四连杆，11.转动副R23，12.转动副R22，13.第五连杆，14.转动副R21。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。具有三种一维转动自由度的单环机构，如图1所示，包括呈L形连杆状的机架1，机架1的一端固接有转动副R112，机架1的另一端固接有转动副R2114；转动副R112上垂直连接有转动副R123,转动副R112和转动副R123形成万向铰，转动副R123通过第一连杆4连接有移动副P135，移动副P135与转动副R123相互垂直；移动副P135通过第二连杆6连接有转动副R147，转动副R147的转轴与转动副R2114的转轴共线，转动副R147的轴线垂直于转动副R112和转动副R123；转动副R147通过第三连杆8连接有移动副P249，移动副P249通过第四连杆10连接有转动副R2311，转动副R2311的转轴与转动副R112的转轴共线；转动副R2311上垂直连接有转动副R2212，转动副R2311与转动副R2212形成万向铰，转动副R2212的轴线与转动副R123的轴线平行；与转动副R123的轴线和转动副R2212的轴线均相切的圆和移动副P135轴线与移动副P249轴线的交点重合；转动副R2311与转动副R2212均与转动副R2114相互垂直；转动副R2212通过第五连杆13与转动副R2114相连接，得到具有三种一维转动自由度的单环机构。如图1中的虚线圆为与转动副R123的轴线和转动副R2212的轴线均相切的圆，以该虚线圆的圆心为原点建立三维立体坐标系，转动副R112和转动副R2311均沿Y轴方向，转动副R123与转动副R2212均沿X轴方向，转动副R147与转动副R2114均沿Z轴方向，移动副P135轴线与移动副P249轴线的交点和虚线圆与Z轴的交点重合；在图1所示的具有三种一维转动自由度的机构中，第三连杆8具有三个瞬时自由度，第三连杆8可以坐标原点为转动中心做以X、Y、Z轴为转轴的瞬时转动。本专利技术的具有三种一维转动自由度的机构在使用时，将转动副R112和转动副R2114作为转动驱动副，将移动副P135作为移动驱动副，将第三连杆8作为输出机构，在图1所示的初始机位下，控制转动副R112、转动副R2114和移动副P135，使得转动副R112转动，锁定转动副R2114、移动副P135。第三连杆8沿Y轴转动后，得到如图2所示的机位，此时第三连杆8只具有沿Y轴的一维转动自由度，此时，控制转动副R112运动，即可实现第三连杆8在Y轴方向的一维转动运动。将转动副R112和转动副R2114作为转动驱动副，将移动副P135作为移动驱动副，将第三连杆8作为输出机构，在图1所示的初始机位下，控制转动副R112、转动副R2114和移动副P135，使得移动副P135移动，锁定转动副R112和转动副R2114，第三连杆8沿X轴转动后，得到如图3所示机构位形，此位形下，转动副R2311不经过转动中心O，移动副P135与移动副P249的交点在图3中的虚线圆上，此时第三连杆8只具有沿X轴的一维转动自由度，此时，控制移动副P135，即可实现第三连杆8沿X轴的一维转动运动。将转动副R112和转动副R2114作为转动驱动副，将移动副P135作为移动驱动副，将第三连杆8作为输出机构，在图1所示的初始机位下，控制转动副R112、转动副R2114和移动副P135，使得转动副R2114转动，锁定转动副R112和移动副P135，此时转动副R2311经过转动中心O，转动副R2212不与转动副R112重合，此时第三连杆8只具有沿Z轴的一维转动自由度，控制转动副R2114，即可实现第三连杆8沿Z轴的一维转动运动。本专利技术具有三种一维转动自由度的单环机构，具有瞬时三维球面转动自由度，控制三个驱动副使得该机构离开初始位形后，处于三种不同的一维转动运动模式，通过控制不同的单一驱动副可以实现对相应运动模式的控制；本专利技术具有三种一维转动自由度的单环机构，具有三种一维转动自由度，在特定一维转动运动模式下，只需要一个驱动，容易实施对机构的控制，减少了能量的消耗。该专利技术的机构在运动模拟、并联机床等领域具有一定应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有三种一维转动自由度的单环机构，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)上固接有转动副R11(2)和转动副R21(14)；所述转动副R11(2)上连接有转动副R12(3)，所述转动副R11(2)和转动副R12(3)相互垂直，且所述转动副R11(2)和转动副R12(3)形成万向铰；转动副R12(3)通过第一连杆(4)连接有移动副P13(5)，所述移动副P13(5)通过第二连杆(6)连接有转动副R14(7)，所述转动副R14(7)通过第三连杆(8)连接有移动副P24(9)，所述移动副P24(9)通过第四连杆(10)连接有转动副R23(11)，所述转动副R23(11)上连接有转动副R22(12)，所述转动副R23(11)与转动副R22(12)相互垂直，且所述转动副R23(11)与转动副R22(12)形成万向铰，所述转动副R22(12)通过第五连杆(13)与转动副R21(14)连接。

【技术特征摘要】
1.具有三种一维转动自由度的单环机构，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)上固接有转动副R11(2)和转动副R21(14)；所述转动副R11(2)上连接有转动副R12(3)，所述转动副R11(2)和转动副R12(3)相互垂直，且所述转动副R11(2)和转动副R12(3)形成万向铰；转动副R12(3)通过第一连杆(4)连接有移动副P13(5)，所述移动副P13(5)通过第二连杆(6)连接有转动副R14(7)，所述转动副R14(7)通过第三连杆(8)连接有移动副P24(9)，所述移动副P24(9)通过第四连杆(10)连接有转动副R23(11)，所述转动副R23(11)上连接有转动副R22(12)，所述转动副R23(11)与转动副R22(12)相互垂直，且所述转动副R23(11)与转动副R22(12)形成万向铰，所述转动副R22(12)通过第五连杆(13)与转动副R21(14)连接。2.根据权利要求1所述的具有三种一维转动自由度的单...

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