一种具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构，包括固定平台、动平台和三个结构相同的支链，三个支链安装在动平台和固定平台之间，且以动平台为中心，沿圆周方向均匀布置在固定平台上；其特征在于：每个支链均包括支撑架、后段弧形连杆、中段弧形连杆和前段弧形连杆，所述支撑架下部固定安装在固定平台上，在支撑架的上部安装有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与后段弧形连杆一端固定连接，后段弧形连杆的另一端安装有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴与中段弧形连杆的一端固定连接，中段弧形连杆的另一端内具有弧形空腔，前段弧形连杆的一端插入中段弧形连杆的弧形空腔内。

Three branch six degree of freedom parallel mechanism with arc moving pair

The utility model relates to a mobile arc three branched pair of six DOF parallel mechanism comprises a fixed platform and moving platform and three branched chain of the same structure, three branched chain is installed between the moving platform and the fixed platform and moving platform as the center, evenly along the circumferential direction are arranged in the fixed on the platform; characterized in that each branch are composed of a support frame, after the arc connecting rod, connecting rod and the front middle arc arc connecting rod, the supporting frame is fixed and arranged on the fixed platform, on the upper part of the support frame is provided with a first drive motor, a first drive output shaft of the motor and the back arc on one end of the connecting rod is fixedly connected with the other end after arc connecting rod is provided with second driving motor, one end of the output shaft and the middle section of the arc-shaped connecting rod driving motor second is fixedly connected with the other end of the connecting rod, the middle segment arc in arc One end of the front section arc connecting rod is inserted into the arc cavity of the middle section arc connecting rod.

【技术实现步骤摘要】
一种具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构
本技术涉及工业机器人
，具体涉及一种具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构。
技术介绍
并联机构(ParallelMechanism，简称PM)，可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。其具有以下特点：(1)无累积误差，精度较高；(2)驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；(3)结构紧凑，刚度高，承载能力大；(4)完全对称的并联机构具有较好的各向同性；(5)工作空间较小等特点，广泛应用于空间设备、主动减震器、外科手术器械、机床、精密定位设备食品包装等领域。目前的并联机构多具有2～6个自由度。现有公开的并联机构(包括非完全并联机构)有87种，其中3、6自由度的各占40％,4自由度的占6％,5自由度的占3.5％,2自由度的占10.5％。由以上比例来看，由于杆件的限制，2自由度机构种类不多是合理的；4、5自由度的并联机构少得可怜,其原因在于人们还没有找到一种途径能够把空间3个移动、3个转动自由度分解开来，对于并联机构来说，这是一件很不容易的事情；另一个原因是从结构对称的角度出发,4、5自由度的并联机构很难具备这种要求。而实际生活中6自由度机器人，由于其单个支链很容易保持六个独立自由度，所以应用最广。并且现有的6自由度并联机器人大多是在Stewart六自由度并联机构的基础上，改变分支中运动副的种类、排列顺序以及方向等演变而来的。现有的六自由度并联机器人的支链大多为SPS、UPS、RUS型结构，如专利号为ZL201410388991.5的中国专利公开一种三支链六自由度机器人驱动机构，该机构包括三个结构相同的支链，每个支链由两个连杆通过销轴连接的方式进行连接，两个连杆均为直线连杆，并通过丝杠驱动滑块进而带动第一连杆转动，其不足之处在于支链形式过于复杂，对称安装的精度要求过高，第一连杆承载的负载较大。申请号为201610879835.8的专利申请公开了一种三自由度机器人，该机器人的支链通过电机带动驱动连杆转动，进而带动转动伸缩机构进行转动，转动伸缩机构为半圆形结构，驱动连杆为直线型，其不足之处在于工作时，工作空间较小，转动伸缩机构之间容易发生干涉现象。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术要解决的技术问题是，设计一种具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构。该机构具有三个支链，每个支链采用弧形移动副的形式进行连接，并配置有两个驱动，驱动之间相对耦合，使得该机构具有更高的灵活性和较大的工作空间；并且支链的运动形式相对简单，容易保证该机构在操作过程中的精度和质量；另外，可以根据不同的需要应用于机床、机器人检测等对精度要求更高的领域。本技术解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构，包括固定平台、动平台和三个结构相同的支链，三个支链安装在动平台和固定平台之间，且以动平台为中心，沿圆周方向均匀布置在固定平台上；其特征在于：每个支链均包括支撑架、后段弧形连杆、中段弧形连杆和前段弧形连杆，所述支撑架下部固定安装在固定平台上，在支撑架的上部安装有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与后段弧形连杆一端固定连接，后段弧形连杆的另一端安装有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴与中段弧形连杆的一端固定连接，中段弧形连杆的另一端内具有弧形空腔，前段弧形连杆的一端插入中段弧形连杆的弧形空腔内，且前段弧形连杆能够沿着中段弧形连杆中的弧形空腔做弧形移动，前段弧形连杆的另一端采用球铰的方式与动平台连接。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)本技术采用三个结构相同的支链，且每个支链均由三个弧形连杆组合而成，至少两个弧形连杆同心，前段弧形连杆可以沿着中段弧形连杆的空腔内做弧形移动，每个支链通过两个驱动电机来驱动，结构简单可靠，动平台运动更加平稳，且采用弧形连杆形式，能够显著增加机构的操作空间，提高其操作的灵活性。2)本技术并联机构可针对应用的不同领域，如快速精准定位的机床或者医疗诊断设备领域，可将一个后段弧形连杆相连的驱动电机作为主要驱动源，来实现动平台的快速定位，另一个中段弧形连杆相连的驱动电机作为协同驱动源，以帮助动平台实现位置的精度调节。3)本技术并联机构结构简单，驱动能力强，动平台运动平稳，有较高的各向同性以及灵活度，可根据不同的需求应用于机床、医用外科设备、机器人检测设备等领域。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术中的中段弧形连杆5的结构示意图；图3是本技术中的支链结构示意图；图中，1.固定平台、2.支撑架、3.第一驱动电机、4.后段弧形连杆、5.中段弧形连杆、6.前段弧形连杆、7.动平台、8.第二驱动电机、9.空腔、10.球铰。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术做进一步详细描述，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。本技术具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构(简称机构或并联机构，参见图1-3)包括固定平台1、动平台7和三个结构相同的支链，三个支链安装在动平台和固定平台之间，且以动平台为中心，沿圆周方向均匀布置在固定平台7上；每个支链均包括一个支撑架2和三个弧形连杆(即后段弧形连杆4、中段弧形连杆5和前段弧形连杆6)，所述支撑架2下部固定安装在固定平台1上，在支撑架的上部安装有第一驱动电机3，第一驱动电机3的输出轴与后段弧形连杆4一端固定连接，后段弧形连杆4的另一端安装有第二驱动电机8，第二驱动电机8的输出轴与中段弧形连杆5的一端固定连接，中段弧形连杆5的另一端内具有弧形空腔9，前段弧形连杆6的一端插入中段弧形连杆5的弧形空腔内，且前段弧形连杆6和中段弧形连杆5共圆心，前段弧形连杆6能够沿着中段弧形连杆5中的弧形空腔做弧形移动，前段弧形连杆6的另一端采用球铰10的方式与动平台7连接。本技术的进一步特征在于所述弧形空腔9的纵切面为矩形、椭圆形或圆形等，弧形空腔的形状与前段弧形连杆6的轮廓相匹配，能保证前段弧形连杆6沿着中段弧形连杆5中的弧形空腔做弧形移动即可。本技术具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构的工作原理是：通过控制每个支链上安装在支撑架上的第一驱动电机，驱动前段弧形连杆绕第一驱动电机的输出轴的轴线转动；同时，驱动安装在前段弧形连杆上的第二驱动电机，驱动中段弧形连杆绕着第二驱动电机的输出轴转动，进而引起前段弧形连杆沿着中段弧形连杆中的弧形空腔做弧形移动，使得动平台经三个支链带动来实现六个自由度的运动。本技术支链采用RRS型结构，通过弧形运动副配置，使得机构具有较高的灵活度和较大的工作空间。本技术未述及之处适用于现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构，包括固定平台、动平台和三个结构相同的支链，三个支链安装在动平台和固定平台之间，且以动平台为中心，沿圆周方向均匀布置在固定平台上；其特征在于：每个支链均包括支撑架、后段弧形连杆、中段弧形连杆和前段弧形连杆，所述支撑架下部固定安装在固定平台上，在支撑架的上部安装有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与后段弧形连杆一端固定连接，后段弧形连杆的另一端安装有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴与中段弧形连杆的一端固定连接，中段弧形连杆的另一端内具有弧形空腔，前段弧形连杆的一端插入中段弧形连杆的弧形空腔内，且前段弧形连杆能够沿着中段弧形连杆中的弧形空腔做弧形移动，前段弧形连杆的另一端采用球铰的方式与动平台连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有弧形移动副的三支链六自由度并联机构，包括固定平台、动平台和三个结构相同的支链，三个支链安装在动平台和固定平台之间，且以动平台为中心，沿圆周方向均匀布置在固定平台上；其特征在于：每个支链均包括支撑架、后段弧形连杆、中段弧形连杆和前段弧形连杆，所述支撑架下部固定安装在固定平台上，在支撑架的上部安装有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与后段弧形连杆一端固定连接，后段弧形连杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凌宇，万媛，张小俊，王永奉，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12