一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构制造技术

本发明专利技术公开了一种具有三种三移动一转动运动模式的四自由度并联机构，包括定平台和动平台，动平台通过第一转动副R1连接有第一连杆；定平台通过第一支链和第三支链与第一连杆连接；定平台通过第二支链和第四支链与动平台连接。本发明专利技术具有三种三移动一转动运动模式的四自由度并联机构，通过设置四条支链将动平台和定平台连接起来，本发明专利技术的并联机构的整体易于制造，控制简单，灵活性好，尤其可以适用于汽车保险杠喷漆，在喷涂时该机构能够适应不同形状保险杠，进而提高生产效率，本发明专利技术的并联机构还可应用于运动模拟器、坐标测量机。

A 4-DOF Parallel Mechanism with Three 3T1R Moving Modes

The invention discloses a Four-Degree-of-Freedom parallel mechanism with three three three moving and rotating modes, including a fixed platform and a moving platform, which are connected with the first connecting rod through the first rotating pair R1, a fixed platform is connected with the first connecting rod through the first branch chain and the third branch chain, and a fixed platform is connected with the moving platform through the second branch chain and the fourth branch chain. The invention has three kinds of Four-Degree-of-Freedom parallel mechanism with three moving and one rotating motion modes. The moving platform and the fixed platform are connected by four branched chains. The parallel mechanism of the invention has the advantages of easy manufacture, simple control and good flexibility, and is especially suitable for spraying automobile bumper. When spraying, the mechanism can adapt to different shapes of bumper, thereby improving production efficiency. The parallel mechanism of the invention can also be applied to motion simulator and coordinate measuring machine.

【技术实现步骤摘要】
一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构
本专利技术属于机器人
，涉及一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构。
技术介绍
并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6个自由度并联机构的研究较为全面和深入，但并联机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特的优势。具有多种运动模式的并联机构，在机构奇异位形下，具有运动分岔的特性，可以通过较少的驱动副和支链实现多种运动模式，从而适应多种不同的工作需要。并且这类机构的运动模式变换，不需要对机构进行重新组装，运动模式的变换速度快、过程简便。例如某轻载工况下需要机器人末端执行器能高速高加速度的实现定位、抓取等动作，此时并联机器人可更好的发挥其自身优势。目前，已有的3T1R运动模式的并联机构，转动轴线可以在两个方向进行切换，或者转动轴线可连续在空间中变化。但是，目前并没有能够在两个固定轴线切换，且具有转动轴线在空间连续变化的3T1R并联机构。本专利技术的并联机构，其中两种三移动一转动(3T1R)的运动模式下，转动自由度的轴线是固定的，另外一种三移动一转动的运动模式下，转动自由度的轴线是变化的。这类新型并联机构在运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床等领域具有一定的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，具有多种运动模式，能够实现并联机器人一机多用的需求。本专利技术所采用的技术方案是，一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，包括定平台和动平台，动平台通过第一转动副R1连接有第一连杆；定平台通过第一支链和第三支链与第一连杆连接；定平台通过第二支链和第四支链与动平台连接。本专利技术的特点还在于：第一连杆与动平台平行设置。第一支链和第三支链均包括与定平台固接的第一滑杆，每个第一滑杆上均连接有第二连杆，且每个第二连杆均能够沿相应第一滑杆滑移；每个第二连杆上均连接有第三连杆，每个第三连杆均能够沿相应的第二连杆滑行；每个第三连杆上套接有第四连杆，且每个第四连杆均能够沿第三连杆滑移，每个第四连杆上均连接有第二转动副R2，每个第二转动副R2上均固接有第五连杆，每个第五连杆上均固接有第三转动副R3，每个第三转动副R3均与第一连杆连接；第一支链上的第二连杆上连接有驱动电机，第三支链的第四连杆上连接有驱动电机。第一滑杆、第二连杆和第三连杆相互垂直；第三转动副R3的轴线与第一滑杆平行，第二转动副R2的轴线与第三转动副R3的轴线的夹角为120°。第一支链上的第一滑杆与所述第三支链上的第一滑杆平行设置。每个第二连杆和每个第三连杆均呈T字形连接的套杆和滑移杆，每个第二连杆和每个第三连杆的套杆均中空设置，且每个第二连杆的套杆均与相应的第一滑杆套接，每个第三连杆的套杆均与相应的第二连杆的滑移杆套接；每个第四连杆均包括呈T字形连接的连杆和中空的套杆，每个第四连杆的套杆均与相应的第三连杆套接，每个第四连杆的连杆均与相应的第三转动副R2连接。第二支链和第四支链均包括与定平台固接的第二滑杆，每个第二滑杆上均连接有第六连杆，每个第六连杆均能够沿着第二滑杆滑移；每个第六连杆上均连接有第七连杆，每个第七连杆均能够沿着第六连杆滑移，每个第七连杆上均连接有第八连杆，每个第八连杆均包括相互固接的中空的套管和第四转动副R4，每个第八连杆的套管均与相应的第七连杆套接，每个第八连杆均能够沿着相应的第七连杆滑移，每个第八连杆的第四转动副R4上均连接有第五转动副R5，每个第五转动副R5均与相应的第四转动副R4形成万向铰，每个第五转动副R5均与定平台固接；第二支链上第六连杆和第四转动副R4上连接有移动驱动电机，第四支链的第四转动副R4上连接有移动驱动电机。第二滑杆、第六连杆和第七连杆相互垂直。第二支链的第二滑杆与第四支链的第二滑杆平行设置，每个第四转动副R4的轴线均与相应的第二滑杆平行。第一支链与第三支链相对设置，第二支链和第四支链相对设置。本专利技术的有益效果是本专利技术一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，其中两种三移动一转动(3T1R)的运动模式下，转动自由度的轴线是固定的，另外一种三移动一转动的运动模式下，转动自由度的轴线是变化，从而使得本专利技术的四自由度并联机构具有多种运动模式，能够适用于运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床等领域，满足并联机器人一机多用的需求。附图说明图1是本专利技术一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构的结构示意图；图2是本专利技术一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构的在转动轴线可变模式下的位形示意图；图3是本专利技术一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构的转动轴线固定且沿Y轴的运动模式时的位形示意图；图4是本专利技术一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构具有3T2R瞬时自由度时的位形示意图；图5是本专利技术一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构的转动轴线固定且沿X轴的运动模式时的位形示意图。图中，1.定平台，2.动平台，3.第一转动副R1，4.第一连杆，5.第一滑杆，6.第二连杆，7.第三连杆，8.第四连杆，9.第二转动副R2，10.第五连杆，11.第三转动副R3，12.第二滑杆，13.第六连杆，14.第七连杆，15.第四转动副R4，16.第五转动副R5。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，如图1所述，包括呈杆状的动平台2，动平台2通过第一转动副R13平行连接有第一连杆4，还包括有定平台1，定平台1通过第一支链和第三支链与第一连杆4连接；其中第一支链和第三支链均包括与定平台1固接的第一滑杆5，每个第一滑杆5上均连接有呈T字形的第二连杆6，每个第二连杆6包括连杆和中空的套杆，每个第二连杆6的套杆与相应的第一滑杆5套接，使得每个第二连杆6能够沿相应的第一滑杆5滑动形成第一移动副P11；每个第二连杆6上均连接有呈T字形的第三连杆7，每个第三连杆7包括连杆和中空的套杆，每个第三连杆7的套杆均与相应的第二连杆6的连杆套接，使得每个第三连杆7能够沿着相应的第二连杆6滑动形成第二移动副P12；第一滑杆5、第二连杆6和第三连杆7相互垂直设置；每个第三连杆7均连接有呈T字形的第四连杆8，每个第四连杆8包括连杆和中空的套杆，每个第四连杆8的套杆与相应的第三连杆7的连杆套接，使得每个第四连杆8能够沿着相应的第三连杆7移动形成第三移动副P13；每个第四连杆8的连杆上均固接有第二转动副R29，每个第二转动副R29上均连接有呈弧形的第五连杆10，每个第五连杆10上均连接有第三转动副R311，每个第三转动副R311的轴线均与相应的第一滑杆5平行设置，每个第三转动副R311的轴线均与相应的第二转动副R29的轴向之间的夹角为120°。第一支链上的第二连杆6连接有移动驱动电机，第三支链的第四连杆8上连接有移动驱动电机；第一支链上的第一滑杆5与第三支链上的第一滑杆5平行设置；第一支链上的第三转动副R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，其特征在于，包括定平台(1)和动平台(2)，所述动平台(2)通过第一转动副R1(3)连接有第一连杆(4)；所述第一连杆(4)与动平台(2)平行设置；所述定平台(1)通过第一支链和第三支链与第一连杆(4)连接；所述定平台(1)通过第二支链和第四支链与动平台(2)连接；所述第一支链与第三支链相对设置，所述第二支链和第四支链相对设置。

【技术特征摘要】
1.一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，其特征在于，包括定平台(1)和动平台(2)，所述动平台(2)通过第一转动副R1(3)连接有第一连杆(4)；所述第一连杆(4)与动平台(2)平行设置；所述定平台(1)通过第一支链和第三支链与第一连杆(4)连接；所述定平台(1)通过第二支链和第四支链与动平台(2)连接；所述第一支链与第三支链相对设置，所述第二支链和第四支链相对设置。2.根据权利要求1所述的一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，其特征在于，所述第一支链和第三支链均包括与定平台(1)固接的第一滑杆(5)，每个所述第一滑杆(5)上均连接有第二连杆(6)，且每个所述第二连杆(6)均能够沿相应第一滑杆(5)滑移；每个所述第二连杆(6)上均连接有第三连杆(7)，每个所述第三连杆(7)均能够沿相应的第二连杆(6)滑移；每个所述第三连杆(7)上套接有第四连杆(8)，且每个所述第四连杆(8)均能够沿第三连杆(7)滑移，每个所述第四连杆(8)上均连接有第二转动副R2(9)，每个所述第二转动副R2(9)上均固接有第五连杆(10)，每个所述第五连杆(10)上均固接有第三转动副R3(11)，每个所述第三转动副R3(11)均与第一连杆(4)连接；所述第一支链上的第二连杆(6)上连接有移动驱动电机，所述第三支链的第四连杆(8)上连接有移动驱动电机。3.根据权利要求2所述的一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，其特征在于，所述第一滑杆(5)、第二连杆(6)和第三连杆(7)相互垂直；所述第三转动副R3(11)的轴线与第一滑杆(5)平行，所述第二转动副R2(9)的轴线与第三转动副R3(11)的轴线的夹角为120°。4.根据权利要求2所述的一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，其特征在于，所述第一支链上的第一滑杆(5)与所述第三支链上的第一滑杆(5)平行设置。5.根据权利要求2所述的一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，其特征在于，每个所述第二连杆(6)和每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，刘宏昭，曹亚斌，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61