一种用于精密装配的并联柔性机构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于精密装配的并联柔性机构，包含同轴布置的上平台、下平台和中间平台，上平台与中间平台之间设有若干条第一柔性支链，中间平台与下平台之间设有若干条第二柔性支链；第一柔性支链的一端与上平台通过球副铰接，另一端与中间平台通过转动副铰接；第二柔性支链的一端与中间平台通过转动副铰接，另一端与下平台通过球副铰接；所述的第一柔性支链的两端的转动副与球副可互换；所述的第二柔性支链的两端的转动副与球副可互换；第一柔性支链和第二柔性支链的材料均为弹簧片。该柔性机构具有一定的轴向承载能力、结构简单紧凑、制作成本低、可靠性高等优点，可安装于机器人与末端执行器之间，以实现自动补偿末端执行器位姿定位偏差。

A Parallel Flexible Mechanism for Precision Assembly

【技术实现步骤摘要】
一种用于精密装配的并联柔性机构
本专利技术涉及一种并联柔性机构，具体涉及一种可用于精密装配作业的柔性机构。
技术介绍
随着工业生产的发展和自动化程度的不断提高，制造业中广泛应用机器人或自动化装备进行装配作业。其中最典型的是轴孔类零件的精密装配。由于机器人定位精度较低，装配作业过程中无法随装配力的变化进行自适应调整，需要在机器人与末端执行器之间增设柔性机构，以实现末端执行器位姿定位偏差的自动补偿。当前的柔性机构主要有三种形式，一种是采用弹簧来作为柔性单元的柔性机构，比如公布号为CN109048987A，公布日为2018年12月21日，名称为《一种并联式柔性手腕机构》，主要是利用三组弹簧相互配合产生的形变使末端执行器具备误差补偿能力，但此类机构柔性较差，且重量大，不适用于零件的轻载高速装配；一种是采用气动、磁悬浮等方式使柔性机构的两个平台之间浮动，从而实现柔性，但此种方式对中性差，装配惯性力较大的情况下会导致装配不稳定，有损伤零件的风险；一种是采用橡胶金属层叠杆件(ElastomerShearPad,ESP)材料作为柔性单元的柔性机构，但由于ESP弹性件自身非线性的特性及ESP生产中难以保证所有产品性能的一致性，造成了该被动柔顺机构的柔顺性能受到了一定影响；同时，该被动柔顺机构所能承受的轴向力较小，无法完成轴向力需求较大的安装任务。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供一种用于精密装配的并联柔性机构，该柔性机构具有一定的轴向承载能力、结构简单紧凑、制作成本低、可靠性高等优点，可安装于机器人与末端执行器之间，以实现自动补偿末端执行器位姿定位偏差。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种用于精密装配的并联柔性机构的第一种技术方案是，该并联柔性机构包含同轴布置的上平台、下平台和中间平台，所述上平台与所述中间平台之间设有若干条第一柔性支链，所述中间平台与所述下平台之间设有若干条第二柔性支链；所述第一柔性支链的一端与所述上平台通过球副铰接，所述第一柔性支链的另一端与所述中间平台通过转动副铰接；或者所述第一柔性支链的一端与所述上平台通过转动副铰接，所述第一柔性支链的另一端与所述中间平台通过球副铰接；所述第二柔性支链的一端与所述中间平台通过转动副铰接，所述第二柔性支链的另一端与所述下平台通过球副铰接；或者所述第二柔性支链的一端与所述中间平台通过球副铰接；所述第二柔性支链的另一端与所述下平台通过转动副铰接；所述第一柔性支链和所述第二柔性支链的材料均为弹簧片。其中，所述上平台的直径等于所述中间平台的直径，若干条第一柔性支链均与柔性机构的中轴线平行；所述下平台的直径小于所述中间平台的直径，若干条第二柔性支链均与柔性机构的中轴线呈一定角度分布。若干条第一柔性支链周向均布于所述上平台与所述中间平台之间，且尺寸、结构完全相同；所述第二柔性支链周向均布于所述中间平台与所述下间平台之间，且尺寸、结构完全相同。第一柔性支链和第二柔性支链的条数均为N，N≥3。本专利技术提出的一种用于精密装配的并联柔性机构的第二种技术方案是，该并联柔性机构包含同轴布置的上平台和下平台，所述上平台与所述下平台之间设有若干条柔性支链；所述柔性支链的一端与所述上平台通过球副铰接，所述柔性支链的另一端与所述下平台通过转动副铰接；或者所述柔性支链的一端与所述上平台通过转动副铰接，所述柔性支链的另一端与所述下平台通过球副铰接；所述柔性支链的材料均为弹簧片。其中，所述上平台的直径等于所述下平台的直径，若干条柔性支链均与并联柔性机构的中轴线平行。所述下平台的直径小于所述上平台的直径，若干条柔性支链均与并联柔性机构的中轴线呈一定角度分布。若干条柔性支链周向均布于所述上平台与所述下平台之间，且尺寸、结构完全相同。柔性支链的条数为N，N≥3。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)轴向承载能力强。本专利技术采用弹簧片作为柔性材料，其本身具有轴向承载能力强、弯曲方向柔性高的特点。且以各平台中轴线为中心，呈放射状分布的弹簧片布置方式有助于提高柔性机构的轴向承载能力。(2)结构简单紧凑。本专利技术相比其他柔性机构零部件较少，且不含复杂零部件以及不需要高精度、高难度的安装，因此结构简单紧凑，易于使用。(3)制作成本低。本专利技术制作所需的零部件均简单易得，成本低。(4)可靠性高。本专利技术采用的弹簧片在弯曲变形时无集中应力点，因此不易疲劳损坏，可靠性高。附图说明图1是本专利技术并联柔性机构实施例一的结构示意图；图2是本专利技术并联柔性机构实施例二的结构示意图；图3是本专利技术并联柔性机构实施例三的结构示意图；图4是本专利技术并联柔性机构实施例四的结构示意图。图中：1-上平台，2-中间平台，3-下平台，4-第一柔性支链，5-第二柔性支链，51-柔性支链，6-第一球副，61-球副，7-第一转动副，71-转动副，8-第二转动副，9-第二球副，d1-上平台的直径，d2-中间平台的直径，d3-下平台的直径。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。如图1所示，本专利技术提出的一种用于精密装配的并联柔性机构，包含同轴布置的上平台1、下平台3和中间平台2，所述上平台1与所述中间平台2之间设有若干条第一柔性支链4，所述中间平台2与所述下平台3之间设有若干条第二柔性支链。第一柔性支链4和第二柔性支链5的条数均为N，N≥3，图1示出的是具有3条第一柔性支链4和3条第二柔性支链5的柔性机构。若干条第一柔性支链4周向均布于所述上平台1与所述中间平台2之间，且尺寸、结构完全相同；所述第一柔性支链4的一端与所述上平台1通过第一球副6铰接，所述第一柔性支链4的另一端与所述中间平台2通过第一转动副7铰接；或者所述第一柔性支链4的一端与所述上平台1通过转动副8铰接，所述第一柔性支链4的另一端与所述中间平台2通过球副9铰接。若干条第二柔性支链5周向均布于所述中间平台2与所述下间平台3之间，且尺寸、结构完全相同。所述第二柔性支链5的一端与所述中间平台2通过第二转动副7铰接，所述第二柔性支链5的另一端与所述下平台3通过第二球副9铰接；或者所述第二柔性支链5的一端与所述中间平台2通过球副铰接；所述第二柔性支链5的另一端与所述下平台3通过转动副铰接；所述第一柔性支链4和所述第二柔性支链5的材料均为弹簧片。上平台1、中间平台2和下平台3，三个平台结构类似，尺寸存在差别，所述上平台1的直径d1等于所述中间平台2的直径d2，若干条第一柔性支链4均与柔性机构的中轴线平行，可补偿末端执行器由于定位精度有限产生的位移误差；所述下平台3的直径d3小于所述中间平台2的直径d2，若干条第二柔性支链5均与柔性机构的中轴线呈一定角度分布，可补偿末端执行器由于定位精度有限产生的角度误差。如图2所示，若末端载荷较大或需要较大的轴向装配力，则可通过在上平台1与中间平台2之间增加第一柔性支链4的数量，中间平台2与下平台3之间增加第二柔性支链5的数量的方式来增强其承载能力(即每层支链数为5)，且第一柔性支链4同样周向均布于所述上平台1与所述中间平台2之间，且尺寸、结构完全相同；所述第二柔性支链5周向均布于所述中间平台2与所述下间平台3之间，且尺寸、结构完全相同。由若干条柔性支链构成的柔性单元同样沿并联柔性机构的中轴线10对称分布。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于精密装配的并联柔性机构，包含同轴布置的上平台(1)、下平台(3)和中间平台(2)，所述上平台(1)与所述中间平台(2)之间设有若干条第一柔性支链(4)，所述中间平台(2)与所述下平台(3)之间设有若干条第二柔性支链；其特征在于：所述第一柔性支链(4)的一端与所述上平台(1)通过球副铰接，所述第一柔性支链(4)的另一端与所述中间平台(2)通过转动副铰接；或者所述第一柔性支链(4)的一端与所述上平台(1)通过转动副铰接，所述第一柔性支链(4)的另一端与所述中间平台(2)通过球副铰接；所述第二柔性支链(5)的一端与所述中间平台(2)通过转动副铰接，所述第二柔性支链(5)的另一端与所述下平台(3)通过球副铰接；或者所述第二柔性支链(5)的一端与所述中间平台(2)通过球副铰接；所述第二柔性支链(5)的另一端与所述下平台(3)通过转动副铰接；所述第一柔性支链(4)和所述第二柔性支链(5)的材料均为弹簧片。

【技术特征摘要】
1.一种用于精密装配的并联柔性机构，包含同轴布置的上平台(1)、下平台(3)和中间平台(2)，所述上平台(1)与所述中间平台(2)之间设有若干条第一柔性支链(4)，所述中间平台(2)与所述下平台(3)之间设有若干条第二柔性支链；其特征在于：所述第一柔性支链(4)的一端与所述上平台(1)通过球副铰接，所述第一柔性支链(4)的另一端与所述中间平台(2)通过转动副铰接；或者所述第一柔性支链(4)的一端与所述上平台(1)通过转动副铰接，所述第一柔性支链(4)的另一端与所述中间平台(2)通过球副铰接；所述第二柔性支链(5)的一端与所述中间平台(2)通过转动副铰接，所述第二柔性支链(5)的另一端与所述下平台(3)通过球副铰接；或者所述第二柔性支链(5)的一端与所述中间平台(2)通过球副铰接；所述第二柔性支链(5)的另一端与所述下平台(3)通过转动副铰接；所述第一柔性支链(4)和所述第二柔性支链(5)的材料均为弹簧片。2.根据权利要求1所述用于精密装配的并联柔性机构，其特征在于，所述上平台(1)的直径等于所述中间平台(2)的直径，若干条第一柔性支链(4)均与并联柔性机构的中轴线(10)平行；所述下平台(3)的直径小于所述中间平台(2)的直径，若干条第二柔性支链(5)均与并联柔性机构的中轴线(10)呈一定角度分布。3.根据权利要求1所述用于精密装配的并联柔性机构，其特征在于，若干条第一柔性支链(4)周向均布于所述上平台(1)与所述中间平台(2)之间，且尺寸、结构完全相同；若干条...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋轶民，郭振，孙涛，王攀峰，郭璠，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12