一种三转动二移动转轴不汇交的广义解耦并联机构制造技术

一种三转动二移动转轴不汇交的广义解耦并联机构，其包括基座、动平台以及连接基座和动平台的五个分支，其中基座上设有五个支架，第一、第三、第四和第五支架均布在基座四周，第二支架设置在第一和第三支架中间，动平台底面上均匀布置四个支架；第一分支和第二分支结构相同，为PPRRR分支，第三分支为RRRRPP分支，第四分支为RRRRRP分支，第五分支为PPRRRR分支，五个分支通过运动副间的轴线约束关系实现完全解耦。本发明专利技术机构强度高、结构紧凑、稳定性好，实现了空间交错三自由度转动和垂直于基座平面两自由度移动五自由度运动学上的完全解耦，克服了传统五自由度并联机构控制复杂、强耦合性、分析计算繁琐等缺点。

A generalized decoupling parallel mechanism with three rotation and two moving shafts without intersection

A three axis rotation of two mobile sinks to generalized decoupling parallel mechanism, which comprises a movable platform base, and five branches connected with the base and the moving platform, wherein the base is provided with five support, first, third, fourth and fifth are distributed on the base support bracket is arranged in the middle of the second round, the first and third support the moving platform, the bottom four are uniformly arranged on the bracket; the first and second branch structure is the same as PPRRR branch, third branch of RRRRPP branch, the fourth branch of RRRRRP branch, the fifth branch of PPRRRR branch, the five branch of the movement axis constraints to achieve complete decoupling between the pair. The strength of the mechanism of the invention is high, compact structure, good stability, the space staggered three degrees of freedom rotation and perpendicular to the base plane with two degrees of freedom movement in five degrees of freedom kinematics on complete decoupling, to overcome the traditional five DOF parallel mechanism of complex control, strong coupling, complex calculation analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种三转动二移动转轴不汇交的广义解耦并联机构
本专利技术属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。
技术介绍
并联机构通常由动平台和定平台通过多条支链连接而成，与串联机构相比，其具有结构紧凑、刚度好、承载能力大、累积误差小等优点，使其在运动模拟器、并联机床、机器人、调姿调向装置等领域得到广泛的应用。但是并联机构为完成期望运动输出通常需要所有驱动构件相互协调运动，这给控制带来很大的麻烦。并联机构存在的耦合性，使得其在构型设计、分析计算以及机构控制方面存在诸多困难，一定程度上限制了并联机构的应用。特别是五自由度并联机构，大多数不具有解耦特征，控制较为复杂。解耦并联机构可以实现运动解耦，并且机构解耦程度越高其运动学、动力学分析越简单易解，可极大简化机器人的控制与轨迹规划问题。经过对现有技术的检索发现，公开号为CN104942829A的中国专利公开了一种二移动三转动五自由度转动移动完全解耦并联机构，该机构包括由动平台、基座以及三条支链组成，支链的一端均与基座活动连接，另一端与动平台转动连接；三条支链均为双转动自由度支链，其中至少两条支链与基座二维活动连接。该机构仅含有三个分支，刚度较低，承重能力不高；动平台被支链包围，空间狭小，不利于放置大型目标运动物。克服现有机构的弊端，解决存在的转动耦合问题，提出结构功能各异的新型机构是机构学发展的基本要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种承载力大、易于控制、能够实现三个转动和两个移动五自由度完全解耦的三转动二移动转轴不汇交的广义解耦并联机构。本专利技术包括基座、动平台以及连接基座和动平台的五个分支，其中所述基座上设有五个支架，第一、第三、第四和第五支架均布在基座四周，第二支架设置在第一和第三支架中间，其中第一和第五支架呈对角布置，第三和第四支架呈对角布置，动平台底面上均匀布置四个支架，第一和第四支架呈对角布置，第二和第三支架呈对角布置，第一和第二分支为一个连接点；第一分支和第二分支结构相同，为PPRRR分支，第三分支为RRRRPP分支，第四分支为RRRRRP分支，第五分支为PPRRRR分支；所述第一和第二分支中的第一连杆分别通过第一移动副与基座的第一支架和第二支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三和第四连杆依次通过第二移动副和第一、第二转动副连接，第四连杆的另一端分别通过第三转动副与动平台的第一支架连接；在第一和第二分支中，第二移动副移动方向同时垂直于第一移动副移动方和基座平面，第一转动副轴线垂直于第一移动副移动方向且平行于第二移动副移动方向，第一转动副、第二转动副和第三转动副中相邻两个转动副轴线相互垂直交错，无汇交点，这两个分支中的第三转动副轴线重合；所述第三分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座的第三支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二、第三和第四转动副以及第一移动副连接，第五连杆的另一端通过第二移动副与动平台的第二支架连接；该分支中，第一转动副的轴线与第一分支的第一转动副的轴线平行，第二转动副的轴线和第一移动副的移动方向相互平行，并共同平行于第一分支中的第二转动副轴线，第三转动副、第四转动副的轴线和第二移动副的移动方向相互平行，并共同平行于第一分支中第三转动副的轴线；所述第四分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座的第四支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二、第三、第四和第五转动副连接，第五连杆的另一端通过第一移动副与动平台的第三支架连接；该分支中，第一转动副的轴线与第一分支的第一转动副的轴线平行，第二转动副的轴线与第一分支中的第二转动副的轴线相互平行，第三转动副、第四转动副、第五转动副的轴线和第一移动副的移动方向相互平行，并共同平行于第一分支中第三转动副的轴线；所述第五分支中的第一连杆的一端通过第一移动副与基座的第五支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二移动副以及第一、第二和第三转动副连接，第五连杆的另一端通过第四转动副与动平台的第四支架连接；该分支中，第一移动副与第一分支中的第一移动副的移动方向平行，第二移动副与第一分支中的第二移动副的移动方向平行，第一转动副与第一分支的第一转动副的轴线平行；第二转动副与第一分支的第二转动副的轴线重合，第三转动副和第四转动副的轴线平行，并共同平行于第一分支中第三转动副的轴线。所述第一分支的第一移动副、第二分支的第一移动副和第五分支的第一移动副的移动副移动方向相互平行并共同平行于基座，第三分支的第一转动副和第四分支的第一转动副的轴线相互平行且共同平行于基座；第一分支和第二分支的第三转动副、第五分支的第四转动副的轴线以及第三分支的第二移动副和第四分支的第一移动副的移动方向均垂直于基座，初始状态下动平台与基座平行。所述第一分支的第一移动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第一移动自由度的输出参数；第二分支的第二移动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第二移动自由度的输出参数；第三分支的第一转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第一转动自由度的输出参数；第四分支的第二转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第二转动自由度的输出参数；第五分支的第三转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第三转动自由度的输出参数。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：在保留了并联机构强度高、结构紧凑、稳定性好等优点的基础上，实现了空间交错三转动和垂直于基座的平面两移动五自由度运动学上的完全解耦，克服了传统五自由度并联机构控制复杂、强耦合性、分析计算繁琐等缺点。附图说明图1为本专利技术的立体示意简图。图中：1-第一分支、1-1-第一连杆、1-2-第二连杆、1-3-第三连杆、1-4-第四连杆、2-第二分支、2-1-第一连杆、2-2-第二连杆、2-3-第三连杆、2-4-第四连杆、3-第三分支、3-1-第一连杆、3-2-第二连杆、3-3-第三连杆、3-4-第四连杆、3-5-第五连杆、4-第四分支、4-1-第一连杆、4-2-第二连杆、4-3-第三连杆、4-4-第四连杆、4-5-第五连杆、5-第五分支、5-1-第一连杆、5-2-第二连杆、5-3-第三连杆、5-4-第四连杆、5-5-第五连杆、6-动平台、6-1-第一支架、6-2-第二支架、6-3-第三支架、6-4-第四支架、7-基座、7-1-第一支架、7-2-第二支架、7-3-第三支架、7-4-第四支架、7-5-第五支架。具体实施方式在图1所示的三转动二移动转轴不汇交的广义解耦并联机构示意图中，基座7上设有五个支架，第一、第三、第四和第五支架均布在基座四周，第二支架设置在第一和第三支架中间，其中第一和第五支架呈对角布置，第三和第四支架呈对角布置，动平台6底面上均匀布置四个支架，第一和第四支架呈对角布置，第二和第三支架呈对角布置，第一和第二分支为一个连接点；第一分支1为PPRRR分支，其中第一连杆1-1通过第一移动副P1与基座的第一支架7-1连接，第一连杆的另一端通过第二移动副P2与第二连杆1-2的一端连接，第二连杆的另一端通过第一转动副R1与第三连杆1-3的一端连接，第三连杆的另一端通过第二转动副R2与第四连杆1-4的一端连接，第四连杆的另一端通过第三转动副R3与动平台的第一支架6-1连接；第二分支2与第一分支结构相同，其中第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三转动二移动转轴不汇交的广义解耦并联机构，其包括基座、动平台以及连接基座和动平台的五个分支，其特征在于：所述基座上设有五个支架，第一、第三、第四和第五支架均布在基座四周，第二支架设置在第一和第三支架中间，其中第一和第五支架呈对角布置，第三和第四支架呈对角布置，动平台底面上均匀布置四个支架，第一和第四支架呈对角布置，第二和第三支架呈对角布置，第一和第二分支为一个连接点；第一分支和第二分支结构相同，为PPRRR分支，第三分支为RRRRPP分支，第四分支为RRRRRP分支，第五分支为PPRRRR分支；所述第一和第二分支中的第一连杆通过第一移动副与基座的第一支架和第二支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三和第四连杆依次通过第二移动副和第一、第二转动副连接，第四连杆的另一端分别通过第三转动副与动平台的第一支架连接；所述第三分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座的第三支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二、第三和第四转动副以及第一移动副连接，第五连杆的另一端通过第二移动副与动平台的第二支架连接；所述第四分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座的第四支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二、第三、第四和第五转动副连接，第五连杆的另一端通过第一移动副与动平台的第三支架连接；所述第五分支中的第一连杆的一端通过第一移动副与基座的第五支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二移动副以及第一、第二和第三转动副连接，第五连杆的另一端通过第四转动副与动平台的第四支架连接。...

【技术特征摘要】
1.一种三转动二移动转轴不汇交的广义解耦并联机构，其包括基座、动平台以及连接基座和动平台的五个分支，其特征在于：所述基座上设有五个支架，第一、第三、第四和第五支架均布在基座四周，第二支架设置在第一和第三支架中间，其中第一和第五支架呈对角布置，第三和第四支架呈对角布置，动平台底面上均匀布置四个支架，第一和第四支架呈对角布置，第二和第三支架呈对角布置，第一和第二分支为一个连接点；第一分支和第二分支结构相同，为PPRRR分支，第三分支为RRRRPP分支，第四分支为RRRRRP分支，第五分支为PPRRRR分支；所述第一和第二分支中的第一连杆通过第一移动副与基座的第一支架和第二支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三和第四连杆依次通过第二移动副和第一、第二转动副连接，第四连杆的另一端分别通过第三转动副与动平台的第一支架连接；所述第三分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座的第三支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二、第三和第四转动副以及第一移动副连接，第五连杆的另一端通过第二移动副与动平台的第二支架连接；所述第四分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座的第四支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二、第三、第四和第五转动副连接，第五连杆的另一端通过第一移动副与动平台的第三支架连接；所述第五分支中的第一连杆的一端通过第一移动副与基座的第五支架连接，第一连杆的另一端与第二、第三、第四和第五连杆依次通过第二移动副以及第一、第二和第三转动副连接，第五连杆的另一端通过第四转动副与动平台的第四支架连接。2.根据权利要求1所述的三转动二移动转轴不汇交的广义解耦并联机构，其特征在于：在第一和第二分支中，第二移动副移动方向同时垂直于第一移动副移动方和基座平面，第一转动副轴线垂直于第一移动副移动方向且平行于第二移动副移动方向，第一转动副、第二转动副和第三转动副中相邻两个转动副轴线相互垂直交错，无汇交点，这两个分支中的第三转...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾达幸，王华明，李明，郑旭，王娟娟，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13