三分支五自由度并联平台制造技术

本发明专利技术提供了一种三分支五自由度并联平台，属于并联机器人领域。包括基座、动平台、及位于基座和动平台之间第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支；第一运动分支包括第一支撑座、第一直线驱动单元及第一连杆机构，第二运动分支包括第二支撑座、第二直线驱动单元、第三直线驱动单元及第二连杆机构；第三运动分支与第二运动分支结构相同。本发明专利技术提供的三分支五自由度并联平台，通过五个直线驱动单元实现了并联平台的三维移动和二维转动，精度高且承载能力强，可以与焊接机器人联动，适用于大型复杂零件的焊接。

Three-Branch and Five-Degree-of-Freedom Parallel Platform

The invention provides a three-branch five-degree-of-freedom parallel platform, which belongs to the field of parallel robots. The first motion branch includes the first support, the first linear driving unit and the first connecting rod mechanism, and the second motion branch includes the second support, the second linear driving unit, the third linear driving unit and the second connecting rod mechanism. It has the same branch structure as the second motion. The three-branch and five-degree-of-freedom parallel platform provided by the invention realizes three-dimensional movement and two-dimensional rotation of the parallel platform through five linear driving units, has high precision and strong bearing capacity, can be linked with welding robot, and is suitable for welding large and complex parts.

【技术实现步骤摘要】
三分支五自由度并联平台
本专利技术属于并联机器人领域，更具体地说，是涉及一种三分支五自由度并联平台。
技术介绍
并联机构中，动平台和静平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或者两个以上的自由度，且以并联方式驱动。基于并联机构的工业移动转动工作台是近几十年出现的新型工业平台，与串联机构的工业平台相比，具有累计误差小、精度较高的特点；驱动装置可置于静平台上或接近静平台的位置，故运动部分的重量轻、动态响应好；且并联机构结构紧凑、刚度高、承载能力大。斯帝瓦特(Stewart)平台是最典型的六自由度并联平台，这种平台由运动平台、基座和连接两者的六条可伸缩运动分支组成，通过六个运动分支的伸缩运动使运动平台实现任意位置与姿态的六维空间运动，但是，现代生产中的许多实际工业操作平台只需要具有部分自由度，如分别具有二、三、四和五自由度的操作平台，其中，具有三维移动和二维转动的且具有实用性的三分支五自由度工业并联平台并不多见，尤其是在焊接机器人应用领域，因此期待一种三分支五自由度并联平台，能够实现空间的三维移动和二维转动，并保障高精度和高承载能力。
技术实现思路
本专利技术提供了一种三分支五自由度并联平台，旨在提供一种高精度和承载能力强的并联平台，实现空间的三维移动和二维转动，可以与焊接机器人联动，适用于大型复杂零件的焊接。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种三分支五自由度并联平台，包括基座、动平台及位于所述动平台和所述基座之间的第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支；所述第一运动分支包括第一支撑座、第一直线驱动单元及第一连杆机构，所述第一支撑座通过垂直于所述基座的第一旋转轴与所述基座转动连接，所述第一连杆机构的第一端与所述第一支撑座的第一端转动连接，第二端通过第十一旋转轴与垂直于所述动平台的第四旋转轴固接，所述第一直线驱动单元的两端分别与所述第一支撑座的第二端、所述第一连杆机构转动连接，用于驱动所述第一连杆机构绕所述第一支撑座摆转，所述第四旋转轴与所述动平台转动连接，所述第十一旋转轴垂直于所述第四旋转轴；所述第二运动分支包括第二支撑座、第二直线驱动单元、第三直线驱动单元及第二连杆机构，所述第二支撑座通过垂直于所述基座的第二旋转轴与所述基座转动连接，所述第二连杆机构的第一端与所述第二支撑座转动连接，第二端通过第一虎克铰与垂直于所述动平台的第三旋转轴固接，所述第三旋转轴与所述动平台转动连接，所述第二直线驱动单元的两端分别与所述第二支撑座、所述第二连杆机构转动连接，用于驱动所述第二连杆机构绕所述第二支撑座摆转，所述第三直线驱动单元用于调节所述第二连杆机构的第二端相对于所述第二连杆机构的第一端的位置；所述第三运动分支与所述第二运动分支结构相同。进一步地，所述第二连杆机构包括相互平行的第一连杆、第三连杆和相互平行的第二连杆、第四连杆，所述第一连杆的第一端、第二连杆的第一端均通过第十二旋转轴与所述第二支撑座的第一端转动连接，所述第一连杆的第二端与所述第四连杆的第一端通过第十三旋转轴转动连接，所述第二连杆的第二端与所述第三连杆的第一端通过第十四旋转轴转动连接，所述第三连杆的第二端与所述第四连杆通过第十五旋转轴转动连接，所述第十五旋转轴位于所述第四连杆的中部，所述第四连杆的第二端设有平行于所述第十二旋转轴的第五旋转轴；所述第十二旋转轴、第十三旋转轴、第十四旋转轴、第十五旋转轴相互平行。进一步地，所述第三直线驱动单元的两端分别与所述第十三旋转轴、所述第十四旋转轴转动连接，用于调节所述第一连杆和所述第三连杆之间的距离。进一步地，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆均为H形连接杆。进一步地，所述第二直线驱动单元的第一端通过第七旋转轴与所述第二支撑座的第二端转动连接，第二端通过第八旋转轴与所述第一连杆转动连接，所述第七旋转轴与所述第八旋转轴均平行于所述第十二旋转轴。进一步地，所述第一虎克铰包括：第一矩形连接件，通过所述第五旋转轴与所述第四连杆的第二端转动连接；第六旋转轴，垂直于所述第五旋转轴；及U形连接件，通过所述第六旋转轴绕所述第一矩形连接件转动，所述第三旋转轴安装在所述U形连接件的上方且垂直于所述第六旋转轴。进一步地，所述第一连杆机构与所述第二连杆机构的结构相同，所述第一连杆机构的各旋转轴均平行于所述第十一旋转轴。进一步地，所述第一直线驱动单元的第一端通过第九旋转轴与所述第一支撑座的第二端转动连接，第二端通过第十旋转轴与所述第一连杆机构的第一连杆转动连接，所述第九旋转轴、所述第十旋转轴均平行于所述十一旋转轴。进一步地，所述第一连杆机构还包括：第二矩形连接件，通过所述第十一旋转轴与所述第一连杆机构的第四连杆转动连接，其上方安装有所述第四旋转轴，所述第四旋转轴垂直于第十一旋转轴。进一步地，初始位姿时，所述第二运动分支和所述第三运动分支以所述第一运动分支的纵向对称平面对称分布。本专利技术提供的三分支五自由度并联平台有益效果在于，可以实现三维空间的移动和绕垂直于动平台的任一轴线的转动与绕第十一旋转轴旋转的转动，即具有五维自由度，且结构简单、运动特征明确，本并联平台采用并联的三个运动分支驱动，结构紧凑、刚度大、精度高；本并联平台采用耦合的并联机构，与解耦的并联机构相比，承载能力大大增强，其末端具有很好的承载能力，可应用于汽车、电子、核工业、航空航天等多个现代工业领域。本并联平台的所有的运动副均采用转动连接，工艺性好且易于安装和维护。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的三分支五自由度并联平台的结构示意图一；图2是本专利技术实施例提供的三分支五自由度并联平台的结构示意图二；图3是本专利技术实施例提供的第二运动分支的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的第二连杆机构的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的第一运动分支的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的第一虎克铰的结构示意图。其中，各附图标记：1、基座；2、动平台；3、第一运动分支；301、第一支撑座；302、第一直线驱动单元；303、第一连杆机构；304、第九旋转轴；305、第十旋转轴；306、第二矩形连接件；4、第二运动分支；401第二支撑座；402、第二直线驱动单元；403、第二连杆机构；4031、第一连杆；4032、第二连杆；4033、第三连杆；4034、第四连杆；4035、第十二旋转轴；4036、第十三旋转轴；4037、第十四旋转轴；4038、第十五旋转轴；404、第七旋转轴；405、第八旋转轴；406、第三直线驱动单元；407、第五旋转轴；5、第三运动分支；6、第一旋转轴；7、第二旋转轴；8、第三旋转轴；9、第四旋转轴；10、第一虎克铰；1001、第一矩形连接件；1002、第六旋转轴；1003、U形连接件；11、第十一旋转轴。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。术语“第一”、“第二”仅用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三分支五自由度并联平台，其特征在于，包括基座、动平台及位于所述动平台和所述基座之间的第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支；所述第一运动分支包括第一支撑座、第一直线驱动单元及第一连杆机构，所述第一支撑座通过垂直于所述基座的第一旋转轴与所述基座转动连接，所述第一连杆机构的第一端与所述第一支撑座转动连接，第二端通过第十一旋转轴与垂直于所述动平台的第四旋转轴固接，所述第一直线驱动单元的两端分别与所述第一支撑座、所述第一连杆机构转动连接，用于驱动所述第一连杆机构绕所述第一支撑座摆转，所述第四旋转轴与所述动平台转动连接，所述第十一旋转轴垂直于所述第四旋转轴；所述第二运动分支包括第二支撑座、第二直线驱动单元、第三直线驱动单元及第二连杆机构，所述第二支撑座通过垂直于所述基座的第二旋转轴与所述基座转动连接，所述第二连杆机构的第一端与所述第二支撑座转动连接，第二端通过第一虎克铰与垂直于所述动平台的第三旋转轴固接，所述第三旋转轴与所述动平台转动连接，所述第二直线驱动单元的两端分别与所述第二支撑座、所述第二连杆机构转动连接，用于驱动所述第二连杆机构绕所述第二支撑座摆转，所述第三直线驱动单元用于调节所述第二连杆机构的第二端相对于所述第二连杆机构的第一端的位置；所述第三运动分支与所述第二运动分支结构相同。...

【技术特征摘要】
1.三分支五自由度并联平台，其特征在于，包括基座、动平台及位于所述动平台和所述基座之间的第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支；所述第一运动分支包括第一支撑座、第一直线驱动单元及第一连杆机构，所述第一支撑座通过垂直于所述基座的第一旋转轴与所述基座转动连接，所述第一连杆机构的第一端与所述第一支撑座转动连接，第二端通过第十一旋转轴与垂直于所述动平台的第四旋转轴固接，所述第一直线驱动单元的两端分别与所述第一支撑座、所述第一连杆机构转动连接，用于驱动所述第一连杆机构绕所述第一支撑座摆转，所述第四旋转轴与所述动平台转动连接，所述第十一旋转轴垂直于所述第四旋转轴；所述第二运动分支包括第二支撑座、第二直线驱动单元、第三直线驱动单元及第二连杆机构，所述第二支撑座通过垂直于所述基座的第二旋转轴与所述基座转动连接，所述第二连杆机构的第一端与所述第二支撑座转动连接，第二端通过第一虎克铰与垂直于所述动平台的第三旋转轴固接，所述第三旋转轴与所述动平台转动连接，所述第二直线驱动单元的两端分别与所述第二支撑座、所述第二连杆机构转动连接，用于驱动所述第二连杆机构绕所述第二支撑座摆转，所述第三直线驱动单元用于调节所述第二连杆机构的第二端相对于所述第二连杆机构的第一端的位置；所述第三运动分支与所述第二运动分支结构相同。2.如权利要求1所述的三分支五自由度并联平台，其特征在于，所述第二连杆机构包括相互平行的第一连杆、第三连杆和相互平行的第二连杆、第四连杆，所述第一连杆的第一端、第二连杆的第一端均通过第十二旋转轴与所述第二支撑座的第一端转动连接，所述第一连杆的第二端与所述第四连杆的第一端通过第十三旋转轴转动连接，所述第二连杆的第二端与所述第三连杆的第一端通过第十四旋转轴转动连接，所述第三连杆的第二端与所述第四连杆通过第十五旋转轴转动连接，所述第十五旋转轴位于所述第四连杆的中部，所述第四连杆的第二端设有平行于所述第十二旋转轴的第五旋转轴；所述第十二旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：金振林，贾志众，王晓磊，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13