一种二维移动三维转动的并联机构制造技术

本发明专利技术公开了一种二维移动三维转动的并联机构，包括定平台、动平台、四条支链，四条支链中的两条简单支链由简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ组成；四条支链中的两条复杂支链由复杂支链Ⅲ、复杂支链Ⅳ组成；所述定平台与动平台通过两条复杂支链和两条简单支链连接，四条支链的复合运动构成了动平台的输出运动。本发明专利技术采用四条支链连接动平台和定平台来构建并联机构，构建的五维运动的并联机构其运动性能好，所使用的并联机构使得该机构的强度和刚度均较好，还具有结构简单、制造容易等优点，其能实现空间二维平动和三维转动，可用于曲面的加工，焊接等工作环境，是一种新型的并联机构。

A Parallel Mechanism with Two-Dimensional Moving and Three-Dimensional Rotation

The invention discloses a two-dimensional mobile three-dimensional rotating parallel mechanism, which comprises a fixed platform, a moving platform and four branching chains. Two simple branching chains in the four branching chains are composed of simple branching chains I and II; two complex branching chains in the four branching chains are composed of complex branching chains III and IV; the fixed platform and the moving platform are connected by two complex branching chains and two simple branching chains. Then, the compound motion of four branched chains constitutes the output motion of the moving platform. The invention adopts four branched chains to connect moving platform and fixed platform to construct parallel mechanism. The five-dimensional moving parallel mechanism has good motion performance. The parallel mechanism used makes the strength and stiffness of the mechanism better. It also has the advantages of simple structure and easy manufacture. It can realize two-dimensional translation and three-dimensional rotation in space, and can be used in working environment of surface processing, welding and so on. It is a new type of parallel mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种二维移动三维转动的并联机构
本专利技术涉及一种二维移动三维转动的并联机构，属于并联机器人

技术介绍
并联机器人在工业生产中得到了广泛的应用。并联机构具有刚度大、适应性强和精度高等优点，所以并联机构引起了国内外学者的研究并应用于各行业的不同领域，是当今极具前景的一类科研项目。并联机构形式多样，但在过去几十年的发展中，并没有出现太多具有二维移动和三维转动的机构，因而为了增加该类型的机构，也为优选机构作参考，有必要构建二维移动和三维转动的五维并联机构，以通过其实现空间复杂曲面的加工，并将其运用于其他工业领域。
技术实现思路
本专利技术提供了一种二维移动三维转动的并联机构，通过两条复杂支链和两条简单支链连接动、定平台构成，能够实现空间二维移动和三维转动，可用于空间复杂曲面的加工。本专利技术的技术方案是：一种二维移动三维转动的并联机构，包括定平台N、动平台M、四条支链，四条支链中的两条简单支链由简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ组成；四条支链中的两条复杂支链由复杂支链Ⅲ、复杂支链Ⅳ组成；所述定平台N与动平台M通过两条复杂支链和两条简单支链连接，四条支链的复合运动构成了动平台M的输出运动；所述简单支链Ⅰ和简单支链Ⅱ结构完全相同，两者均对动平台M产生三维移动和三维转动的作用；所述复杂支链Ⅲ和复杂支链Ⅳ结构完全相同，两者均对动平台M产生二维移动和三维转动的作用。所述四条支链一端的运动副分别与定平台N连接，四条支链另一端的运动副分别与动平台M连接，四条支链互不相交；复杂支链Ⅲ与定平台N连接的运动副、复杂支链Ⅳ与定平台N连接的运动副的轴线相互平行。所述简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ为完全相同的无约束支链，采用SPS结构，简单支链Ⅰ结构具体为：第八连接杆8的一端通过球副S21与定平台N连接，第八连接杆8的另一端通过移动副P22与第九连接杆9的一端连接，第九连接杆9的末端与球副S23连接，球副S23连接在动平台M上；或者采用RSS结构。所述复杂支链Ⅲ由具备空间二维移动和二维转动的子并联机构a通过第七连接杆7串联转动副R110构成。所述子并联机构a由三条支链和子动平台P组成；所述子动平台P为三角形机构；其中三条支链一端的运动副与定平台N连接，三条支链另一端的运动副与子动平台P连接，子动平台P与第七连接杆7的一端连接，第七连接杆7另一端与转动副R110连接，转动副R110与动平台M固连；三条支链互不相交。所述三条支链结构分别为：第一条支链经第一连接杆1一端连接转动副R11，第一连接杆1另一端通过移动副P12连接第二连接杆2一端，第二连接杆2另一端连接球副S13形成，其中转动副R11与定平台N连接；第二条支链经第三连接杆3一端连接转动副R14，第三连接杆3另一端通过移动副P15连接第四连接杆4一端，第四连接杆4另一端连接球副S16形成；其中转动副R14与定平台N连接；第三条支链经第五连接杆5一端连接转动副R17，第五连接杆5另一端通过移动副P18连接第六连接杆6一端，第六连接杆6另一端连接球副S19形成；其中转动副R17与定平台N连接；所述转动副R11、转动副R14和转动副R17的轴线平行于同一个平面；移动副P12垂直于转动副R11的轴线方向，移动副P15垂直于转动副R14的轴线方向，移动副P18垂直于转动副R17的轴线方向；转动副R110的轴线与转动副R11、转动副R14和转动副R17的轴线所组成的平面垂直。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用四条支链连接动平台和定平台来构建并联机构，构建的五维运动的并联机构其运动性能好，所使用的并联机构使得该机构的强度和刚度均较好，还具有结构简单、制造容易等优点，其能实现空间二维平动和三维转动，可用于曲面的加工，焊接等工作环境，是一种新型的并联机构。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图中各标号为：N-定平台、M-动平台、P-子动平台、1-第一连接杆、2-第二连接杆、3-第三连接杆、4-第四连接杆、5-第五连接杆、6-第六连接杆、7-第七连接杆、8-第八连接杆、9-第九连接杆、10-第十连接杆、11-第十一连接杆、12-第十二连接杆、13-第十三连接杆、14-第十四连接杆、15-第十五连接杆、16-第十六连接杆、17-第十七连接杆、18-第十八连接杆、Rij-转动副、Pij-移动副、Sij-球副、ij表示下标。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的内容并不限于所述范围。实施例1：如图1所示，一种二维移动三维转动的并联机构，包括定平台N、动平台M、四条支链，四条支链中的两条简单支链由简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ组成；四条支链中的两条复杂支链由复杂支链Ⅲ、复杂支链Ⅳ组成；所述定平台N与动平台M通过两条复杂支链和两条简单支链连接，四条支链的复合运动构成了动平台M的输出运动；所述简单支链Ⅰ和简单支链Ⅱ结构完全相同，两者均对动平台M产生三维移动和三维转动的作用；所述复杂支链Ⅲ和复杂支链Ⅳ结构完全相同，两者均对动平台M产生二维移动和三维转动的作用。进一步地，可以设置所述四条支链一端的运动副分别与定平台N连接，四条支链另一端的运动副分别与动平台M连接，四条支链互不相交（四条支链的位置在支链不相交的条件下可以经过平移任意交换，定平台、动平台在支链不相交的情况下可以采用任意结构）；复杂支链Ⅲ与定平台N连接的运动副、复杂支链Ⅳ与定平台N连接的运动副的轴线相互平行（如：R11、R14、R17与R41、R44、R47轴线平行）。进一步地，可以设置所述简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ为完全相同的无约束支链，采用SPS结构，简单支链Ⅰ结构具体为：第八连接杆8的一端通过球副S21与定平台N连接，第八连接杆8的另一端通过移动副P22与第九连接杆9的一端连接，第九连接杆9的末端与球副S23连接，球副S23连接在动平台M上。进一步地，可以设置所述复杂支链Ⅲ由具备空间二维移动和二维转动的子并联机构a通过第七连接杆7串联转动副R110构成。进一步地，可以设置所述子并联机构a由三条支链和子动平台P组成；所述子动平台P为三角形机构；其中三条支链一端的运动副与定平台N连接，三条支链另一端的运动副与子动平台P连接，子动平台P与第七连接杆7的一端连接，第七连接杆7另一端与转动副R110连接，转动副R110与动平台M固连；三条支链互不相交。进一步地，可以设置所述三条支链结构分别为：第一条支链经第一连接杆1一端连接转动副R11，第一连接杆1另一端通过移动副P12连接第二连接杆2一端，第二连接杆2另一端连接球副S13形成，其中转动副R11与定平台N连接；第二条支链经第三连接杆3一端连接转动副R14，第三连接杆3另一端通过移动副P15连接第四连接杆4一端，第四连接杆4另一端连接球副S16形成；其中转动副R14与定平台N连接；第三条支链经第五连接杆5一端连接转动副R17，第五连接杆5另一端通过移动副P18连接第六连接杆6一端，第六连接杆6另一端连接球副S19形成；其中转动副R17与定平台N连接；所述转动副R11、转动副R14和转动副R17的轴线平行于同一个平面；移动副P12垂直于转动副R11的轴线方向，移动副P15垂直于转动副R14的轴线方向，移动副P18垂直于转动副R17的轴线方向；转动副R110的轴线与转动副R11、转动副R14和转动副R17的轴线所组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维移动三维转动的并联机构，其特征在于：包括定平台（N）、动平台（M）、四条支链，四条支链中的两条简单支链由简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ组成；四条支链中的两条复杂支链由复杂支链Ⅲ、复杂支链Ⅳ组成；所述定平台（N）与动平台（M）通过两条复杂支链和两条简单支链连接，四条支链的复合运动构成了动平台（M）的输出运动；所述简单支链Ⅰ和简单支链Ⅱ结构完全相同，两者均对动平台（M）产生三维移动和三维转动的作用；所述复杂支链Ⅲ和复杂支链Ⅳ结构完全相同，两者均对动平台（M）产生二维移动和三维转动的作用。

【技术特征摘要】
1.一种二维移动三维转动的并联机构，其特征在于：包括定平台（N）、动平台（M）、四条支链，四条支链中的两条简单支链由简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ组成；四条支链中的两条复杂支链由复杂支链Ⅲ、复杂支链Ⅳ组成；所述定平台（N）与动平台（M）通过两条复杂支链和两条简单支链连接，四条支链的复合运动构成了动平台（M）的输出运动；所述简单支链Ⅰ和简单支链Ⅱ结构完全相同，两者均对动平台（M）产生三维移动和三维转动的作用；所述复杂支链Ⅲ和复杂支链Ⅳ结构完全相同，两者均对动平台（M）产生二维移动和三维转动的作用。2.根据权利要求1所述的二维移动三维转动的并联机构，其特征在于：所述四条支链一端的运动副分别与定平台（N）连接，四条支链另一端的运动副分别与动平台（M）连接，四条支链互不相交；复杂支链Ⅲ与定平台（N）连接的运动副、复杂支链Ⅳ与定平台（N）连接的运动副的轴线相互平行。3.根据权利要求1所述的二维移动三维转动的并联机构，其特征在于：所述简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ为完全相同的无约束支链，采用SPS结构，简单支链Ⅰ结构具体为：第八连接杆（8）的一端通过球副S21与定平台（N）连接，第八连接杆（8）的另一端通过移动副P22与第九连接杆（9）的一端连接，第九连接杆（9）的末端与球副S23连接，球副S23连接在动平台（M）上；或者采用RSS结构。4.根据权利要求1所述的二维移动三维转动的并联机构，其特征在于：所述复杂支链Ⅲ由具备空间二维移动和二维转动的子并联机构a通过第七连接杆（7）串联转动副R110构成。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：伞红军，张道义，陈久朋，陈明方，王学军，吴海波，贺玮，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53