一种部分解耦的二自由度移动并联机构制造技术

一种部分解耦的二自由度移动并联机构，主要由运动平台、固定平台和分别固连在两平台之间的两个运动分支组成。其中第一个运动分支包括三个回转轴线相互平行的转动副R1R2R3、一个移动副P1和连接它们的第一连杆、第二连杆以及第一滑块，第二连杆通过转动副R3与运动平台相连，转动副R2连接第二连杆和第一连杆，转动副R1连接第一连杆和第一滑块，第一滑块通过移动副P1与固定平台相连；第二分支包括两个回转轴线相互平行的转动副R4R5、一个移动副P2和连接它们的第三连杆以及第二滑块，第三连杆通过转动副R4与运动平台相连，转动副R5连接第三连杆和第二滑块，第二滑块通过移动副P2与固定平台相连。本发明专利技术结构简单，刚度高，工作重心低，体积比小，精度高，误差小，运动平台的移动部分解耦，具有良好的运动学性能和灵活性。

A Partially Decoupled Two-Degree-of-Freedom Mobile Parallel Mechanism

A partially decoupled two-degree-of-freedom mobile parallel mechanism consists of a moving platform, a fixed platform and two moving branches respectively fixed between the two platforms. The first motion branch consists of three parallel rotating pairs R1R2R3, a moving pair P1 and the first connecting rod, the second connecting rod and the first slider connecting them. The second connecting rod is connected to the platform through the rotating pair R3, the rotating pair R2 is connected to the second connecting rod and the first connecting rod, and the rotating pair R1 is connected to the first connecting rod and the first connecting rod. The first slider is connected with the fixed platform through the moving pair P1; the second branch includes two rotating pairs R4R5, one moving pair P2, the third connecting rod and the second slider, the third connecting rod is connected with the moving platform through the rotating pair R4, and the rotating pair R5 is connected with the third connecting rod and the second sliding rod. The second slider is connected to the fixed platform through the mobile pair P2. The invention has the advantages of simple structure, high stiffness, low work center of gravity, small volume ratio, high accuracy, small error, decoupling of the moving part of the motion platform, and good kinematics performance and flexibility.

【技术实现步骤摘要】
一种部分解耦的二自由度移动并联机构
本专利技术涉及机器人领域，特别涉及一种二自由度并联机构。
技术介绍
与串联机构相比，并联机构为多支链闭环方式，以刚度高、速度高、结构紧凑、运动惯性小、累积误差影响小、精度高等特点在汽车、机床、医疗器械及航空航天等领域有着独特的应用；而少自由度并联机构又具有结构简单、制造成本低和控制容易等优点，在工业领域大有用武之地，二自由度移动并联机构是少自由度并联机构一个重要分支，具有非常大的应用前景。解耦是现今机构学界的热点之一，如果机构的运动能实现解耦，则其工作空间将扩大，并且控制容易，可以达到更高的运动精度，对机构的运动控制和轨迹规划都有一定意义。目前所专利技术的解耦机构中，两自由度移动解耦并联机构数量有限，中国专利CN200510014391.3提出的两自由度移动解耦并联机构，可实现无条件解耦，但不利于加工和装配；中国专利CN200710171877.7提出的二自由度移动解耦并联机构，受力特性好，但结构稍显复杂；中国专利CN201010175965.6和中国CN201010214859.4提出的两自由度定位平台，仅适用于微动领域；中国专利CN201210071554.1提出的两自由度移动解耦并联机构，可实现动平台的移动完全解耦，但工程化实现较困难；中国专利CN201810465309.6提出的部分解耦的二自由度并联机构，实现的是两个转动自由度彼此之间的部分解耦。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种部分解耦的二自由度移动并联机构，这种并联机构刚度高、工作重心低、体积比小、精度高、误差小，可实现运动平台的移动部分解耦。本专利技术采用的技术方案是：包括运动平台、固定平台和分别固连在运动平台和固定平台之间的第一运动分支和第二运动分支；所述的第一运动分支包括移动副P1、第一滑块、转动副R1、第一连杆、转动副R2、第二连杆和转动副R3，所述的第二连杆通过所述的转动副R3与所述的运动平台相连，所述的转动副R2连接所述的第二连杆和所述的第一连杆，所述的转动副R1连接所述的第一连杆和所述的第一滑块，所述的第一滑块通过所述的移动副P1与所述的固定平台相连；所述的第二运动分支包括转动副R4、第三连杆、转动副R5、第二滑块和移动副P2，所述的第三连杆通过所述的转动副R4与所述的运动平台相连，所述的转动副R5连接所述的第三连杆和所述的第二滑块，所述的第二滑块通过所述的移动副P2与所述的固定平台相连。上述的部分解耦的二自由度移动并联机构中，在所述的第一运动分支中，所述的转动副R1的回转轴线与所述的转动副R2的回转轴线以及所述的转动副R3的回转轴线相互平行，且与所述的移动副P1的移动方向相互平行。上述的部分解耦的二自由度平动并联机构中，在所述的第二运动分支中，所述的转动副R5的回转轴线与所述的转动副R4的回转轴线相互平行，且与所述的移动副P2的移动方向相互垂直。上述的部分解耦的二自由度平动并联机构中，所述的第一运动分支中的移动副P1的移动方向与所述的第二运动分支中的移动副P2的移动方向相互垂直。上述的部分解耦的二自由度平动并联机构中，所述的运动平台沿着平行于所述的第一运动分支中的移动副P1所在的直线方向移动时，此时所述的运动平台的移动运动与所述的移动副P1和所述的移动副P2都有关，此时所述的运动平台的运动状态不解耦。上述的部分解耦的二自由度平动并联机构中，所述的运动平台沿着平行于所述的第二运动分支中的移动副P2所在的直线方向移动时，此时所述的运动平台的移动运动只与所述的移动副P2有关，与所述的移动副P1无关，所述的运动平台的移动运动与所述的第二运动分支中的移动副P2的移动运动呈线性关系，此时所述的运动平台的运动状态解耦。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、该机构有两个自由度，运动平台可实现两个方向的移动，且有一个移动方向运动部分解耦；2、机构由两个运动分支构成，刚度高，工作重心低，体积比小；3、机构的运动学正反解较简单，具有良好的运动学性能和较高的灵活性，精度高，误差小，可广泛应用于机器人、航空航天、医学、数控机床等领域。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中：1-固定平台，2-第一运动分支，3-第二运动分支，4-运动平台，5-移动副P1，6-第一滑块，7-转动副R1，8-第一连杆，9-转动副R2，10-第二连杆，11-转动副R3，12-转动副R4，13-第三连杆，14-转动副R5，15-第二滑块，16-移动副P2。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术的部分解耦的二自由度移动并联机构包括运动平台4、固定平台1和分别固连在运动平台4和固定平台1之间的第一运动分支2和第二运动分支3；所述的第一运动分支2包括移动副P15、第一滑块6、转动副R17、第一连杆8、转动副R29、第二连杆10和转动副R311，所述的第二连杆10通过所述的转动副R311与所述的运动平台4相连，所述的转动副R29连接所述的第二连杆10和所述的第一连杆8，所述的转动副R17连接所述的第一连杆8和所述的第一滑块6，所述的第一滑块6通过所述的移动副P15与所述的固定平台1相连；所述的第二运动分支3包括转动副R412、第三连杆13、转动副R514、第二滑块15和移动副P216，所述的第三连杆13通过所述的转动副R412与所述的运动平台4相连，所述的转动副R514连接所述的第三连杆13和所述的第二滑块15，所述的第二滑块15通过所述的移动副P216与所述的固定平台1相连；在所述的第一运动分支2中，所述的转动副R17的回转轴线与所述的转动副R29的回转轴线以及所述的转动副R311的回转轴线相互平行，且与所述的移动副P15的移动方向相互平行；在所述的第二运动分支3中，所述的转动副R514的回转轴线与所述的转动副R412的回转轴线相互平行，且与所述的移动副P216的移动方向相互垂直；所述的第一运动分支2中的移动副P15的移动方向与所述的第二运动分支3中的移动副P216的移动方向相互垂直。本实施例中，由所述的第一运动分支2和所述的第二运动分支3牵引所述的运动平台4作两个方向移动运动的运行原理如下：当所述的运动平台4沿着平行于所述的第一运动分支2中的移动副P15所在的直线方向移动时，需同时给予所述的第一运动分支2中的移动副P15和所述的第二运动分支3中的移动副P216输入动力驱动，此时所述的运动平台4的移动运动与所述的移动副P15和所述的移动副P216都有关，因此，此时所述的运动平台4的运动状态不解耦。当所述的运动平台4沿着平行于所述的第二运动分支3中的移动副P216所在的直线方向移动时，需锁定所述的第一运动分支2中的移动副P15，只选择第二运动分支3中的移动副P216进行驱动，此时所述的运动平台4的移动运动只与所述的移动副P216有关，与所述的移动副P15无关，所述的运动平台4的移动运动与所述的第二运动分支3中的移动副P216的移动运动呈线性关系，因此，此时所述的运动平台4的运动状态解耦。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种部分解耦的二自由度移动并联机构，其特征是：包括运动平台、固定平台和分别固连在运动平台和固定平台之间的第一运动分支和第二运动分支；所述的第一运动分支包括移动副P1、第一滑块、转动副R1、第一连杆、转动副R2、第二连杆和转动副R3，所述的第二连杆通过所述的转动副R3与所述的运动平台相连，所述的转动副R2连接所述的第二连杆和所述的第一连杆，所述的转动副R1连接所述的第一连杆和所述的第一滑块，所述的第一滑块通过所述的移动副P1与所述的固定平台相连；所述的第二运动分支包括转动副R4、第三连杆、转动副R5、第二滑块和移动副P2，所述的第三连杆通过所述的转动副R4与所述的运动平台相连，所述的转动副R5连接所述的第三连杆和所述的第二滑块，所述的第二滑块通过所述的移动副P2与所述的固定平台相连。

【技术特征摘要】
1.一种部分解耦的二自由度移动并联机构，其特征是：包括运动平台、固定平台和分别固连在运动平台和固定平台之间的第一运动分支和第二运动分支；所述的第一运动分支包括移动副P1、第一滑块、转动副R1、第一连杆、转动副R2、第二连杆和转动副R3，所述的第二连杆通过所述的转动副R3与所述的运动平台相连，所述的转动副R2连接所述的第二连杆和所述的第一连杆，所述的转动副R1连接所述的第一连杆和所述的第一滑块，所述的第一滑块通过所述的移动副P1与所述的固定平台相连；所述的第二运动分支包括转动副R4、第三连杆、转动副R5、第二滑块和移动副P2，所述的第三连杆通过所述的转动副R4与所述的运动平台相连，所述的转动副R5连接所述的第三连杆和所述的第二滑块，所述的第二滑块通过所述的移动副P2与所述的固定平台相连。2.如权利要求1所述的部分解耦的二自由度移动并联机构，其特征是：在所述的第一运动分支中，所述的转动副R1的回转轴线与所述的转动副R2的回转轴线以及所述的转动副R3的回转轴线相互平行，且与所述的移动副P1的移动方向相互平行。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：战丽娜，姜潮，
申请(专利权)人：湖南水利水电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43