一种驱动冗余的三自由度并联机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种驱动冗余的三自由度并联机构，包括定平台(1)、动平台(2)和三个支链(3，4，5)，每个支链包括以下零件：立柱(31，41，51)、滑块(32，42，52)、活动推杆(33，43，53)，立柱(31，41，51)垂直固接于定平台(1)上，滑块(32，42，52)与立柱(31，41，51)连接，转动副与滑块(32，42，52)连接，活动推杆(33，43，53)的一端与转动副连接，活动推杆(33，43，53)的另一端与球面副连接，球面副安装在动平台(2)上。本实用新型专利技术利于规避机构的奇异位形、改善原有并联机构的工作空间和运动特性等特点。

A 3-DOF Parallel Mechanism Driving Redundancy

The utility model discloses a three-degree-of-freedom parallel mechanism which drives redundancy, including a fixed platform (1), a moving platform (2) and three branched chains (3, 4, 5). Each branched chain includes the following parts: a pillar (31, 41, 51), a slider (32, 42, 52), a movable push rod (33, 43, 53), a pillar (31, 41, 51) is vertically fixed on the fixed platform (1), and a slider (32, 42, 52) is connected with a pillar (31, 41, 51). The rotating pair is connected with the slider (32, 42, 52), one end of the movable push rod (33, 43, 53) is connected with the rotating pair, the other end of the movable push rod (33, 43, 53) is connected with the spherical pair, and the spherical pair is installed on the moving platform (2). The utility model has the advantages of avoiding the singularity of the mechanism, improving the workspace and motion characteristics of the original parallel mechanism, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种驱动冗余的三自由度并联机构
本专利技术涉及一种驱动冗余的三自由度并联机构，属于冗余机器人结构设计领域。
技术介绍
并联机构具有高刚度、高承载能力和高精度等优点，故获得了科研和工业领域等众多学者的广泛关注。但由于并联机构结构的限制，存在一系列如工作空间小和内部奇异性等问题，影响了并联机构运行过程中的安全性和可靠性。对于三自由度并联机构而言，动平台与定平台之间通过三条简单支链相连接，工作空间和刚度是有限的，这就给并联机构的应用带来了一定的限制。因此，通过添加冗余驱动，利用冗余特性来规避机构的奇异位置，并改善原有并联机构的工作空间和性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服3-PRS并联机构工作空间小和奇异性等问题，提出一种驱动冗余的三自由度并联机构，通过冗余驱动的添加，该机构在具备了三自由度并联机构优点的同时，其工作空间和运动特性得到了进一步的改善和提高。本专利技术的技术方案是：一种驱动冗余的三自由度并联机构，所述并联机构包括定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链，第一支链、第二支链和第三支链中的每一个支链包括以下零件：立柱、滑块、活动推杆，上述每一个支链中所包括的零件的连接结构为：立柱垂直固接于定平台上，滑块与立柱连接，形成移动副，活动推杆的一端通过转动副与滑块连接，活动推杆的另一端通过球面副与动平台连接，三个立柱位于以定平台的中心为原点的圆周上且两两互成120°。进一步，所述支链中的活动推杆由外伸缩杆和内伸缩杆组成，外伸缩杆和内伸缩杆构成移动副且作直线运动。进一步，所述支链中的活动推杆，外伸缩杆与滑块用转动副连接，内伸缩杆与动平台用球面副连接。进一步，所述支链中的活动推杆的运动由直线电机及控制装置、外伸缩杆和内伸缩杆实现，直线电机及控制装置安装在外伸缩杆的一端。本专利技术具有的有益的效果是：本专利技术通过增加冗余驱动调节活动推杆的长度，获取更大的工作空间，同时避开奇异位置。附图说明图1是本专利技术的机构示意图；图2~图4是本专利技术的活动推杆示意图。图中：1，定平台2，动平台3，第一支链31，第一立柱32，第一滑块33，第一活动推杆4，第二支链41，第二立柱42，第二滑块43，第二活动推杆5，第三支链51，第三立柱52，第三滑块53，第三活动推杆331，直线电机及控制装置332，外伸缩杆333，内伸缩杆431，直线电机及控制装置432，外伸缩杆433，内伸缩杆531，直线电机及控制装置532，外伸缩杆533，内伸缩杆。具体实施方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。如图1~4所示，本专利技术包括定平台1、动平台2、第一支链3、第二支链4和第三支链5，其中：第一支链3：包括第一立柱31、第一滑块32、第一活动推杆33；第一立柱31通过螺栓垂直固接于定平台1上，第一滑块32与第一立柱31连接，第一滑块32的轴线与动平台1上表面垂直，第一滑块32与第一转动副连接，第一转动副的轴线与定平台1上表面平行，第一活动推杆33的外伸缩杆332通过第一转动副与第一滑块32连接，直线电机及控制装置331固定安装在外伸缩杆332靠近转动副的一端，通过直线电机及控制装置331控制内伸缩杆333作往复直线运动，第一活动推杆33的内伸缩杆333通过第一球面副与动平台2连接，第一球面副安装在动平台2上。第二支链4：包括第二立柱41、第二滑块42、第二活动推杆43；第二立柱41通过螺栓垂直固接于定平台1上，第二滑块42与第二立柱41连接，第二滑块42的轴线与动平台1上表面垂直，第二滑块42与第二转动副连接，第二转动副的轴线与定平台1上表面平行，第二活动推杆43的外伸缩杆432通过第二转动副与第二滑块42连接，直线电机及控制装置431固定安装在外伸缩杆432靠近转动副的一端，通过直线电机及控制装置431控制内伸缩杆433作往复直线运动，第二活动推杆43的内伸缩杆433通过第二球面副与动平台2连接，第二球面副安装在动平台2上。第三支链5：包括第三立柱51、第三滑块52、第三活动推杆53；第三立柱51通过螺栓垂直固接于定平台1上，第三滑块52与第三立柱51连接，第三滑块52的轴线与动平台1上表面垂直，第三滑块52与第三转动副连接，第三转动副的轴线与定平台1上表面平行，第三活动推杆53的外伸缩杆532通过第三转动副与第三滑块52连接，直线电机及控制装置531固定安装在外伸缩杆532靠近转动副的一端，通过直线电机及控制装置531控制内伸缩杆533作往复直线运动，第三活动推杆53的内伸缩杆533通过第三球面副与动平台2连接，第三球面副安装在动平台2上。三个立柱31，41，51位于以定平台1的中心为原点的圆周上，互成120°。所述机构中三条支链的活动推杆33，43，53由外伸缩杆332，432，532和内伸缩杆333，433，533组成，外伸缩杆332，432，532与滑块31，41，51通过转动副连接，内伸缩杆333，433，533与动平台2通过球面副连接，外伸缩杆332，432，532和内伸缩杆333，433，533构成移动副且作直线运动；活动推杆33，43，53的运动由直线电机及控制装置331，431，531、外伸缩杆332，432，532和内伸缩杆333，433，533实现，直线电机及控制装置331，431，531安装在外伸缩杆332，432，532靠近转动副的一端。当滑块32，42，52在3个立柱31，41，51上的高度已知，动平台2的位姿随之确定，活动推杆33，43，53增加3个直线电机及控制装置331，431，531，此时机构的总自由度为6，多出的3个自由度由活动推杆33，43，53上的3个直线电机及控制装置331，431，531来驱动实现工作空间的改变和规避奇异位形。本专利技术具有的有益的效果是：本专利技术在三个支链上使用活动推杆代替连杆，通过直线电机及控制装置调节活动推杆的长度，改善了并联机构的工作空间；通过控制活动推杆规避奇异位形，减小了并联机构运动的不稳定性，使并联机构的运动特性得到了改善和提高。以上所述，是本专利技术的较佳实例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，如图2~图4中三个移动副采用直线电机或液压及其它驱动方式的推杆结构，本领域技术人员利用上述提示的
技术实现思路
做出的简单修改，等同变化或修饰，均落在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动冗余的三自由度并联机构，其特征在于：所述并联机构包括定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链，第一支链、第二支链和第三支链中的每一个支链包括以下零件：立柱、滑块、活动推杆，上述每一个支链中所包括的零件连接结构为：立柱垂直固接于定平台上，滑块与立柱连接，形成移动副，活动推杆的一端通过转动副与滑块连接，活动推杆的另一端通过球面副与动平台连接，三个立柱位于以定平台的中心为原点的圆周上且两两互成120°。

【技术特征摘要】
1.一种驱动冗余的三自由度并联机构，其特征在于：所述并联机构包括定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链，第一支链、第二支链和第三支链中的每一个支链包括以下零件：立柱、滑块、活动推杆，上述每一个支链中所包括的零件连接结构为：立柱垂直固接于定平台上，滑块与立柱连接，形成移动副，活动推杆的一端通过转动副与滑块连接，活动推杆的另一端通过球面副与动平台连接，三个立柱位于以定平台的中心为原点的圆周上且两两互成120°。2.根据权利要求1所述的驱动冗...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊杰，胡博炜，张孟营，刘珍珍，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南,41