一种具有铰接动平台的五自由度并联机构制造技术

本发明专利技术公开了一种具有铰接动平台的五自由度并联机构，包括定平台、铰接动平台以及布置在所述定平台与铰接动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链；所述铰接动平台包括上动平台和下动平台两部分，所述上动平台与下动平台通过转动副连接；所述第一支链、第二支链、第三支链和第四支链结构相同；所述每条支链均包括左驱动臂、右驱动臂、上连杆、上连接件、左连杆、右连杆和下连接件；所述上动平台的两端分别与第一支链和第三支链连接，所述下动平台的两端分别与第二支链和第四支链连接。由于采用了铰接动平台的设计，该并联机构具有大转角转动特性。

A five degree of freedom parallel mechanism with articulated moving platform

The invention discloses a parallel mechanism with five degrees of freedom articulated moving platform, including fixed platform, the moving platform and the fixed hinge arrangement, the first branched chain between moving platform platform and articulated in the second, third and fourth branched chain branched; the hinge comprises an upper movable platform and moving platform under the two part of the platform, the moving platform and moving platform are connected by a rotary pair; the first and second branches, Third branches and fourth branches of the same branched structure; each branched chain includes left and right arm drive drive arm, connecting rod, connecting piece, Zuo Liangan, a right connecting rod and a lower connecting piece; the upper both ends of the moving platform are respectively connected with the first and third branched chain branched chain, the moving platform of the ends are respectively connected with the second branch and fourth branch. Due to the design of articulated moving platform, the parallel mechanism has the characteristics of large rotation angle.

【技术实现步骤摘要】
一种具有铰接动平台的五自由度并联机构
本专利技术涉及一种机器人，特别是涉及一种具有三维平动和二维转动的五自由度空间并联机构。
技术介绍
具有空间三维平动和二维转动自由度的并联机构可满足多种作业要求，如测量、喷涂、搬运、装配等，特别地还可应用于多轴3D打印。常见的基于串联的三平移机构或者Delta并联机构的3D打印机，只能按照数字积分的思路进行逐层加工，不能在倾斜表面或者复杂曲面上进行打印。而且，对于结构比较复杂的零件，零件中常会有空洞和悬空的部分，常规的方法是用支撑材料进行填充，当喷射过程完成后，支撑材料必须从模型零件中除去，但如果使用多轴3D打印机，则可在某些场合下，省去支撑材料。因此，多轴3D打印机成为了3D打印的一个发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种采用铰接动平台的，且可实现三维平动和二维转动的五自由度并联机构。该并联机构具有大转角转动特性，可用作多轴3D打印机的执行机构。本专利技术提出的一种具有铰接动平台的五自由度并联机构，其特征在于：包括定平台、铰接动平台以及布置在所述定平台与铰接动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链；所述铰接动平台包括上动平台和下动平台两部分，所述上动平台与下动平台通过转动副连接，所述下动平台上可安装末端执行器；所述第一支链、第二支链、第三支链和第四支链结构相同；所述每条支链均包括左驱动臂、右驱动臂、上连杆、上连接件、左连杆、右连杆和下连接件；所述左驱动臂和右驱动臂的一端与所述定平台分别通过转动副连接；所述定平台与所述左、右动臂之间的转动副为主动驱动副且转动轴线共线；所述左驱动臂的另一端通过转动副与所述上连接件连接；所述右驱动臂的另一端通过转动副与所述上连杆连接；所述上连杆与所述上连接件通过转动副连接；所述左连杆和右连杆的上端分别通过转动副与所述上连接件的一端连接，所述左连杆和右连杆的下端分别通过球铰与所述下连接件的一端连接；在所述第一支链和第三支链中，所述下连接件通过转动副与所述上动平台连接；在所述第二支链和第四支链中，所述下连接件通过转动副与所述下动平台连接。本专利技术还提出另一种具有铰接动平台的五自由度并联机构，其特征在于：包括固定机架、铰接动平台以及布置在所述固定机架与铰接动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链；所述铰接动平台包括上动平台和下动平台两部分，所述上动平台与下动平台通过转动副连接，所述下动平台上可安装末端执行器；所述第一支链、第二支链、第三支链和第四支链结构相同；所述每条支链均包括左滑块、右滑块、上连杆、上连接件、左连杆、右连杆和下连接件；所述左滑块和右滑块的一端与所述固定机架分别通过移动副连接，所述移动副为主动驱动副；所述左滑块的另一端通过转动副与所述上连接件连接；所述右滑块的另一端通过转动副与所述上连杆连接；所述上连杆与所述上连接件通过转动副连接；所述左连杆和右连杆的上端分别通过转动副与所述上连接件的一端连接，所述左连杆和右连杆的下端分别通过球铰与所述下连接件的一端连接；在所述第一支链和第三支链中，所述下连接件通过转动副与所述上动平台连接；在所述第二支链和第四支链中，所述下连接件通过转动副与所述下动平台连接。本专利技术具有的优点和积极效果是：铰接动平台结构简单，仅包括了通过转动副连接的上、下动平台两个构件；由于整个机构仅含有单自由度的运动副，以及采用铰接动平台的设计，可实现大转角转动，俯仰和偏转的角度在理论上均可接近正负90度；冗余驱动的采用使得机构在工作空间内无奇异位形，保证机构具有良好的运动性能。附图说明图1为本专利技术实施例一的结构示意图；图2为本专利技术铰接动平台的结构示意图；图3为本专利技术实施例一支链的结构示意图；图4为本专利技术实施例二的结构示意图；图中各标记如下：1定平台，2驱动装置，3左驱动臂，4右驱动臂，5上连杆，6上连接件，7左连杆，8右连杆，9下连接件，10铰接动平台，10-1上动平台，10-2下动平台，11固定机架，12左滑块，13右滑块，Ⅰ第一支链，Ⅱ第二支链，Ⅲ第三支链，Ⅳ第四支链。具体实施方式为能进一步阐述本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：实施例一：本实施例的一种具有铰接动平台的五自由度并联机构如图1、图2和图3所示，包括定平台1、铰接动平台10，以及布置在所述定平台1与铰接动平台10之间的第一支链Ⅰ、第二支链Ⅱ、第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ。所述定平台1上固设有八个驱动装置2。如图2所示，所述铰接动平台10包括上动平台10-1和下动平台10-2；所述上动平台10-1和下动平台10-2通过转动副连接。所述第一支链Ⅰ、第二支链Ⅱ、第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ结构相同；所述每条支链均包括左驱动臂3、右驱动臂4、上连杆5、上连接件6、左连杆7、右连杆8和下连接件9。如图3所，所述左驱动臂3和右驱动臂4的一端与所述驱动装置2的转轴固接，并分别与所述定平台1通过转动副连接；连接所述左驱动臂3与所述定平台1的转动副的转动轴线共线于连接所述右驱动臂4与所述定平台1的转动副的转动轴线；所述左驱动臂3的另一端通过转动副与所述上连接件6连接；所述右驱动臂4的另一端通过转动副与所述上连杆5连接；所述上连杆5与所述上连接件6通过转动副连接；所述左连杆7和右连杆8的上端分别通过转动副与所述上连接件6的一端连接，所述左连杆7和右连杆8的下端分别通过球铰与所述下连接件9的一端连接；在所述第一支链Ⅰ和第三支链Ⅲ中，所述下连接件9通过转动副与所述上动平台10-1连接；在所述第二支链Ⅱ和第四支链Ⅳ中，所述下连接件9通过转动副与所述下动平台10-2连接；连接所述上动平台10-1与下连接件9的转动副的转动轴线垂直于连接所述上动平台10-1和下动平台10-2的转动副的转动轴线；连接所述下动平台10-2与下连接件9的转动副的转动轴线垂直于连接所述上动平台10-1和下动平台10-2的转动副的转动轴线。所述左驱动臂3、右驱动臂4、上连杆5与上连接件6构成平面五杆机构；所述上连接件6、左连杆7、右连杆8与下连接件9构成平行四边形。实施例二：本实施例的一种具有铰接动平台的五自由度并联机构如图4所示，包括固定机架11、与实施例一相同的铰接动平台10，以及布置在所述固定机架11与铰接动平台10之间第一支链Ⅰ、第二支链Ⅱ、第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ。所述固定机架11固设有八条竖直布置的导轨。所述第一支链Ⅰ、第二支链Ⅱ、第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ结构相同；所述每条支链均包括左滑块12、右滑块13、上连杆5、上连接件6、左连杆7、右连杆8和下连接件9。本实施例与实施例一不同的是：所述第一支链Ⅰ、第二支链Ⅱ、第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ均采用了移动副为主动驱动的驱动形式。体现在具体结构上为：所述左滑块12与所述固定机架11的竖直导轨通过移动副连接，且该移动副为主动驱动副；所述右滑块13与所述固定机架11的竖直导轨通过移动副连接，且该移动副为主动驱动副；所述左滑块12通过转动副与所述上连接件6连接；所述右滑块13通过转动副与所述上连杆5连接；所述左滑块12、右滑块13、上连杆5与上连接件6构成平面五杆机构。所述第一支链Ⅰ、第二支链Ⅱ、第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ其余的结构形式与实施例一完全相同。以上所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有铰接动平台的五自由度并联机构，其特征在于：包括定平台(1)、铰接动平台(10)，以及布置在所述定平台(1)与铰接动平台(10)之间的第一支链(Ⅰ)、第二支链(Ⅱ)、第三支链(Ⅲ)和第四支链(Ⅳ)；所述定平台(1)上固设有八个驱动装置(2)；所述铰接动平台(10)包括上动平台(10‑1)和下动平台(10‑2)；所述上动平台(10‑1)和下动平台(10‑2)通过转动副连接；所述第一支链(Ⅰ)、第二支链(Ⅱ)、第三支链(Ⅲ)和第四支链(Ⅳ)结构相同；所述每条支链均包括左驱动臂(3)、右驱动臂(4)、上连杆(5)、上连接件(6)、左连杆(7)、右连杆(8)和下连接件(9)；所述左驱动臂(3)和右驱动臂(4)的一端与所述驱动装置(2)的转轴固接，并分别通过转动副与所述定平台(1)连接；所述左驱动臂(3)的另一端通过转动副与所述上连接件(6)连接；所述右驱动臂(4)的另一端通过转动副与所述上连杆(5)连接；所述上连杆(5)与所述上连接件(6)通过转动副连接；所述左连杆(7)和右连杆(8)的上端分别通过转动副与所述上连接件(6)的一端连接，所述左连杆(7)和右连杆(8)的下端分别通过球铰与所述下连接件(9)的一端连接；在所述第一支链(Ⅰ)和第三支链(Ⅲ)中，所述下连接件(9)通过转动副与所述上动平台(10‑1)连接；在所述第二支链(Ⅱ)和第四支链(Ⅳ)中，所述下连接件(9)通过转动副与所述下动平台(10‑2)连接；所述左驱动臂3、右驱动臂4、上连杆5与上连接件6构成平面五杆机构；所述上连接件6、左连杆7、右连杆8与下连接件9构成平行四边形。...

【技术特征摘要】
1.一种具有铰接动平台的五自由度并联机构，其特征在于：包括定平台(1)、铰接动平台(10)，以及布置在所述定平台(1)与铰接动平台(10)之间的第一支链(Ⅰ)、第二支链(Ⅱ)、第三支链(Ⅲ)和第四支链(Ⅳ)；所述定平台(1)上固设有八个驱动装置(2)；所述铰接动平台(10)包括上动平台(10-1)和下动平台(10-2)；所述上动平台(10-1)和下动平台(10-2)通过转动副连接；所述第一支链(Ⅰ)、第二支链(Ⅱ)、第三支链(Ⅲ)和第四支链(Ⅳ)结构相同；所述每条支链均包括左驱动臂(3)、右驱动臂(4)、上连杆(5)、上连接件(6)、左连杆(7)、右连杆(8)和下连接件(9)；所述左驱动臂(3)和右驱动臂(4)的一端与所述驱动装置(2)的转轴固接，并分别通过转动副与所述定平台(1)连接；所述左驱动臂(3)的另一端通过转动副与所述上连接件(6)连接；所述右驱动臂(4)的另一端通过转动副与所述上连杆(5)连接；所述上连杆(5)与所述上连接件(6)通过转动副连接；所述左连杆(7)和右连杆(8)的上端分别通过转动副与所述上连接件(6)的一端连接，所述左连杆(7)和右连杆(8)的下端分别通过球铰与所述下连接件(9)的一端连接；在所述第一支链(Ⅰ)和第三支链(Ⅲ)中，所述下连接件(9)通过转动副与所述上动平台(10-1)连接；在所述第二支链(Ⅱ)和第四支链(Ⅳ)中，所述下连接件(9)通过转动副与所述下动平台(10-2)连接；所述左驱动臂3、右驱动臂4、上连杆5与上连接件6构成平面五杆机构；所述上连接件6、左连杆7、右连杆8与下连接件9构成平行四边形。2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：连接所述左驱动臂(3)与所述定平台(1)的转动副的转动轴线共线于连接所述右驱动臂(4)与所述定平台(1)的转动副的转动轴线。3.根据权利要求2所述的机构，其特征在于：连接所述上动平台(10-1)与下连接件(9)的转动副的转动轴线垂直于连接所述上动平台(10-1)和下动平台(10-2)的转动副的转动轴线；连接所述下动平台(10-2)与下连接件(9)的转动副的转动轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪从哲，郑凯，魏博，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50