一种2R1T三自由度冗余驱动并联机构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种2R1T三自由度冗余驱动并联机构，包括运动平台、静平台、第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链，所述运动平台经第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链与静平台连接在一起，所述第一支链为UPR型运动支链，所述第二支链为UPR型运动支链，所述第三支链为RPS型运动支链，所述第四支链为RPU型运动支链。本实用新型专利技术通过合理的结构设计和结构优化，使机构具有工作空间大、高承载能力、高刚度以及高精度的特点，不仅可以作为独立运动模块实现2R1T动作，亦可通过串接不同形式的末端执行器实现多种作业，在高速、精密以及高刚度加工领域都有着广泛的应用前景。

A 2R1T three degree of freedom redundant actuated parallel mechanism

The utility model relates to a 2R1T three degree of freedom redundant actuated parallel mechanism, including a motion platform, a static platform, a first branch chain, a second branch chain, a third chain chain, and fourth branching chains. The motion platform is connected by a first branch, a second chain, a third branched chain, and fourth branched chains with a static platform. The first chain is U. The PR type movement branch chain, the second branch chain is the UPR type movement branch chain, the third branch chain is the RPS type movement branch chain, and the fourth branch chain is the RPU type movement branch chain. The utility model has the characteristics of large working space, high bearing capacity, high stiffness and high precision through reasonable structure design and structure, which not only can be used as an independent motion module to realize 2R1T action, but also can realize many kinds of operations by connecting different forms of terminal executor in high speed, precision and high. The field of stiffness machining has wide application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种2R1T三自由度冗余驱动并联机构
本技术涉及一种2R1T三自由度冗余驱动并联机构。
技术介绍
并联机器人机构是由运动副和构件按一定的方式连接而成的闭环机构。组成并联机器人机构的运动副可分为简单运动副和复合运动副两大类。常见的简单运动副有：转动副R(revolutepair)、移动副P(prismaticpair)、螺旋副H(helixpair)、圆柱副C(cylinderpair)、球面副S(sphericalpair)、万向铰或虎克铰U(universaUoint)。少自由度并联机构，特别是具有两转动一平动(2R1T)的三自由度并联机构，凭借其结构简单、紧凑、易于实现控制以及制造成本相对较低等优点，已然成为机器人领域的一大研究热点。鉴于2R1T并联机构所具有良好的定位精度、结构刚度、加工性能以及动力学性能，大量的五自由度混联机器人采用了这类机构串接具有两自由度转动头或两自由度x-y移动平台的设计方案，其中最具代表性的有：专利WO2006054935中提出的Exechon机构、专利US4732525中提出的Tricept机构、专利CN1524662A中提出的TriVariant机构等。在这些2R1T并联机构中，相比于无冗余驱动并联机构，冗余驱动并联机构具有消除奇异点、提高机构刚度和灵巧度的优点。一般来说，并联机构具有两类冗余驱动：(1)变被动关节为主动关节；(2)增加一些不改变机构自由度的主动支链。鉴于后者能更显著提高机构的刚度，改善机构的受力分布，越来越多的研究人员将目光投向了这类既能满足所需运动形式，而且具有良好机构性能的冗余驱动并联机构。现有机构中，专利CN106965153中提出了一种驱动冗余的并联机床本体、专利CN107127738A中提出了刚柔混合线解耦变刚度的可重构冗余驱动广义并联机构。在这几类机构中，机构较为复杂，而且运动构件数较多，维护成本高，操作复杂、繁琐。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是提供一种2R1T三自由度冗余驱动并联机构，不仅结构简单，而且便捷高效。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种2R1T三自由度冗余驱动并联机构，包括运动平台、静平台、第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链，所述运动平台经第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链与静平台连接在一起，所述第一支链为UPR型运动支链，所述第二支链为UPR型运动支链，所述第三支链为RPS型运动支链，所述第四支链为RPU型运动支链。优选的，所述第一支链包含第一虎克铰、第一移动副以及第一转动副，所述第一虎克铰与静平台相连接，所述第一移动副作为机构的主动运动副，所述第一转动副与运动平台相连接。优选的，所述第二支链包含第二虎克铰、第二移动副以及第二转动副，所述第二虎克铰与静平台相连接，所述第二移动副作为机构的主动运动副，所述第二转动副与运动平台相连接。优选的，所述第三支链包含第三转动副、第三移动副以及球副，所述第三转动副与静平台相连接，所述第三移动副作为机构的主动运动副，所述球副与运动平台相连接。优选的，所述第四支链包含第四转动副、第四移动副以及第三虎克铰，所述第四转动副与静平台相连接，所述第四移动副作为机构的主动运动副，所述第三虎克铰与运动平台相连接。优选的，所述第一虎克铰包含转动轴线与转动轴线所述转动轴线与转动轴线垂直相交；所述第二虎克铰包含转动轴线与转动轴线所述转动轴线与转动轴线垂直相交；所述转动轴线与转动轴线重合，所述转动轴线与转动轴线互相平行；所述第一转动副的转动轴线为所述第二转动副的转动轴线为所述转动轴线与转动轴线互相平行，所述转动轴线与转动轴线互相平行，所述转动轴线与转动轴线互相平行；所述第三转动副的转动轴线为所述转动轴线平行于转动轴线与转动轴线所述第三虎克铰包含转动轴线与转动轴线所述转动轴线与转动轴线垂直相交；所述第四转动副的转动轴线为所述转动轴线与转动轴线互相平行，所述转动轴线与转动轴线互相平行，所述转动轴线与转动轴线和转动轴线平行；所述第一移动副的移动轴线为所述移动轴线垂直于转动轴线与转动轴线所述第二移动副的移动轴线为所述移动轴线垂直于转动轴线与转动轴线所述第三移动副的移动轴线为所述移动轴线垂直于转动轴线所述第四移动副的移动轴线为所述移动轴线垂直于转动轴线和转动轴线所述球副包含转动轴线转动轴线以及转动轴线所述转动轴线转动轴线以及转动轴线相交于一点且异面，所述的转动轴线过转动轴线和的交点。优选的，所述第一移动副、第二移动副、第三移动副以及第四移动副均采用丝杠滑台，所述第一移动副包含第一滑块、第一丝杠、与第一滑块相配合的第一直线导轨、第一连杆以及驱动第一丝杠的第一伺服电机，所述第一滑块作为第一移动副的承导件，所述第一滑块固定连接在第一虎克铰上，所述第一直线导轨作为第一移动副的运动件，固定连接在所述第一连杆；当第一伺服电机工作，由于所述第一虎克铰与静平台相连接，所述第一滑块不能相对静平台发生移动，所述第一丝杠带动第一连杆相对第一滑块发生移动，从而所述第一支链相对静平台发生移动。优选的，所述第二移动副包含第二滑块、第二丝杠、与第二滑块相配合的第二直线导轨、第二连杆以及驱动第二丝杠的第二伺服电机，所述第二滑块作为第二移动副的承导件，所述第二滑块固定连接在第二虎克铰上，所述第二直线导轨作为第二移动副的运动件，固定连接在所述第二连杆；当第二伺服电机工作，由于所述第二虎克铰与静平台相连接，所述第二滑块不能相对静平台发生移动，所述第二丝杠带动第二连杆相对第二滑块发生移动，从而所述第二支链相对静平台发生移动。优选的，所述第三移动副包含第三滑块、第三丝杠、与第三滑块相配合的第三直线导轨、第三连杆以及驱动第三丝杠的第三伺服电机，所述第三滑块作为第三移动副的承导件，所述第三滑块固定连接在第三转动副上，所述第三直线导轨作为第三移动副的运动件，固定连接在所述第三连杆；当第三伺服电机工作，由于所述第三转动副与静平台相连接，故所述第三滑块不能相对静平台发生移动，所述第三丝杠带动第三连杆相对第三滑块发生移动，从而所述第三支链相对静平台发生移动。优选的，所述第四移动副包含第四滑块、第四丝杠、与第四滑块相配合的第四直线导轨、第四连杆以及驱动第四丝杠的第四伺服电机，所述第四滑块作为第四移动副的承导件，所述第四滑块固定连接在第四转动副上，所述第四直线导轨作为第四移动副的运动件，固定连接在所述第四连杆；当第四伺服电机工作，由于所述第四转动副与静平台相连接，故所述第四滑块不能相对静平台发生移动，所述第四丝杠带动第四连杆相对第四滑块发生移动，从而所述第四支链相对静平台发生移动。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术实现运动平台相对静平台2R1T三自由度的运动输出；结构紧凑，具有四条运动支链，冗余驱动的方式有利于机构整体刚度的提高；承载能力大、刚度大、精度高模块化程度高，既可以作为独立运动模块实现2R1T动作，亦可通过运动平台串接不同形式的末端执行器实现多种作业，在高速、精密以及高刚度加工领域都有着广泛的应用前景。下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。附图说明图1为本技术实施例的构造示意图一。图2为本技术实施例的构造示意图二(去除运动平台)。图3为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2R1T三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：包括运动平台、静平台、第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链，所述运动平台经第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链与静平台连接在一起，所述第一支链为UPR型运动支链，所述第二支链为UPR型运动支链，所述第三支链为RPS型运动支链，所述第四支链为RPU型运动支链。

【技术特征摘要】
1.一种2R1T三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：包括运动平台、静平台、第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链，所述运动平台经第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链与静平台连接在一起，所述第一支链为UPR型运动支链，所述第二支链为UPR型运动支链，所述第三支链为RPS型运动支链，所述第四支链为RPU型运动支链。2.根据权利要求1所述的2R1T三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第一支链包含第一虎克铰、第一移动副以及第一转动副，所述第一虎克铰与静平台相连接，所述第一移动副作为机构的主动运动副，所述第一转动副与运动平台相连接。3.根据权利要求2所述的2R1T三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第二支链包含第二虎克铰、第二移动副以及第二转动副，所述第二虎克铰与静平台相连接，所述第二移动副作为机构的主动运动副，所述第二转动副与运动平台相连接。4.根据权利要求3所述的2R1T三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第三支链包含第三转动副、第三移动副以及球副，所述第三转动副与静平台相连接，所述第三移动副作为机构的主动运动副，所述球副与运动平台相连接。5.根据权利要求4所述的2R1T三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第四支链包含第四转动副、第四移动副以及第三虎克铰，所述第四转动副与静平台相连接，所述第四移动副作为机构的主动运动副，所述第三虎克铰与运动平台相连接。6.根据权利要求5所述的2R1T三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第一虎克铰包含转动轴线与转动轴线所述转动轴线与转动轴线垂直相交；所述第二虎克铰包含转动轴线与转动轴线所述转动轴线与转动轴线垂直相交；所述转动轴线与转动轴线重合，所述转动轴线与转动轴线互相平行；所述第一转动副的转动轴线为所述第二转动副的转动轴线为所述转动轴线与转动轴线互相平行，所述转动轴线与转动轴线互相平行，所述转动轴线与转动轴线互相平行；所述第三转动副的转动轴线为所述转动轴线平行于转动轴线与转动轴线所述第三虎克铰包含转动轴线与转动轴线所述转动轴线与转动轴线垂直相交；所述第四转动副的转动轴线为所述转动轴线与转动轴线互相平行，所述转动轴线与转动轴线互相平行，所述转动轴线与转动轴线和转动轴线平行；所述第一移动副的移动轴线为所述移动轴线垂直于转动轴线与转动轴线所述第二移动副的移动轴线为所述移动轴线垂直于转动轴线与转动轴线所述第三移动副的移动轴线为所述移动轴线垂直于转动轴线所述第四移动副的移动轴线为所述移动轴线垂直于转动轴线和转动轴线所述球副包含转动轴线转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，汤腾飞，詹鹏飞，方汉良，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：福建,35