一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构制造技术

本申请公开了一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构，涉及五自由度并联机构技术领域。不仅结构简单，而且运动平台平面始终有且只有垂直方向的力偶，确保运动平台在全域全方位能实现稳定的两转三移运动。该五自由度并联机构包括机架、运动平台、横向直线模组、纵向直线模组、横梁组件、第一支链和两个第二支链；横向直线模组的固定端和纵向直线模组的固定端均连接在机架的底部；第一支链的两端分别与横向直线模组的滑动端和运动平台铰接；横梁组件与横向直线模组平行设置；纵向直线模组的滑动端连接在横梁组件中部，两个第二支链的固定端分别铰接在横梁组件的两端；两个第二支链的伸缩端均铰接在运动平台上。第二支链的伸缩端均铰接在运动平台上。第二支链的伸缩端均铰接在运动平台上。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构


[0001]本申请涉及五自由度并联机构
，尤其涉及一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构。

技术介绍

[0002]并联机构具有多闭环的结构特征，通过多个运动支链协同作用实现末端的运动输出，是与传统机构互为补充的机构。并联机构与串联机构相比具有累积误差小、精度较高、动态响应好、结构紧凑、刚度高、承载能力大等优点引起了广大学者的研究。少自由度并联机构是指自由度少于6的并联机构,可应用于许多适于并联机构操作但不需要全部6个自由度的工作任务，例如曲面加工、焊接、切割、装配等，其要求机器人末端操作器的空间自由度至少为5，同时与6自由度并联机构相比，少自由度并联机构具有驱动件少、构件少、控制简单方便、易于制造、价格低廉等优点。
[0003]少自由度并联机构目前有两种主要的结构，一种是在并联机构的运动平台安装AC摆头实现两转三移的5自由度运动，但是由于这种结构的姿态调整是两个串联摆动轴的合成运动，姿态工作空间内部存在极点，极点姿态对应多组逆解。由于自身结构的限制，刀具需要暂停进给优先进行姿态调整，或以倒锥面路径运动从而避开极点，降低了姿态调整效率甚至划伤零件表面。另一种是通过将两转三移5自由度约束支链与无约束支链进行组合，结构较为复杂。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构，不仅结构简单，而且运动平台平面始终有且只有垂直方向的力偶，确保运动平台在全域全方位能实现稳定的两转三移运动。
[0005]为达到上述目的，本申请的实施例提供了一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构，包括机架、运动平台、横向直线模组、纵向直线模组、横梁组件、第一支链和两个第二支链；所述横向直线模组的固定端和纵向直线模组的固定端均连接在所述机架的底部；所述第一支链的两端分别与所述横向直线模组的滑动端和所述运动平台铰接；所述横梁组件与所述横向直线模组平行设置；所述纵向直线模组的滑动端连接在所述横梁组件中部，两个所述第二支链的固定端分别铰接在所述横梁组件的两端；两个所述第二支链的伸缩端均铰接在所述运动平台上。
[0006]进一步地，所述第一支链的伸缩端通过球副组件连接在所述运动平台上；所述第一支链的固定端通过第一转动副组件连接在所述横向直线模组的滑动端；两个所述第二支链的伸缩端均通过虎克铰连接在所述运动平台上；两个所述第二支链的固定端均通过第二转动副组件连接在所述横梁组件的两端。
[0007]进一步地，所述球副组件为球铰链；所述第一转动副组件和所述第二转动副组件均为转动关节，且所述第二转动副组件的转动中心与所述第一转动副组件的转动中心相互
垂直。
[0008]进一步地，所述运动平台为正三角形，所述第一支链和两个所述第二支链分别连接在对应的顶点处。
[0009]进一步地，所述机架的底部设有两个滑轨；所述横梁组件包括与所述横向直线模组平行设置的连接板，所述连接板的上表面的两端均设有与所述滑轨相适配的横梁滑台；所述连接板的下表面的两端分别连接两个所述第二转动副组件；所述连接板的上表面的中部通过第二M形连接件连接在所述纵向直线模组上。
[0010]进一步地，所述机架包括矩形水平框架和分别设置在所述矩形水平框架的四个顶点处的四个支腿；所述横向直线模组、所述纵向直线模组和所述横梁组件均连接在所述矩形水平框架的底面上。
[0011]进一步地，所述横向直线模组和所述横梁组件均连接在所述矩形水平框架的边梁上。
[0012]进一步地，所述横向直线模组包括第一电机支撑座、第一壳体、第一滑台和第一滚珠丝杠；所述第一滚珠丝杠设置在所述第一壳体内，所述第一电机支撑座内设有第一电机，所述第一电机与所述第一滚珠丝杠的输入端传动连接；所述第一滚珠丝杠的输出端连接所述第一滑台；所述第一转动副组件通过第一M形连接件连接在所述第一滑台上。
[0013]进一步地，所述纵向直线模组与所述横向直线模组的结构相同。
[0014]进一步地，所述第一支链和所述第二支链均为电动推杆。
[0015]本申请相比现有技术具有以下有益效果：
[0016]本申请采用少自由度支链加无约束支链的思路，其少自由度支链采用单自由度移动副加两转两移的四自由度闭环的结构设计来达到两转三移的五自由度约束支链的要求，使得运动平台平面始终有且只有垂直方向的力偶，确保运动平台在全域全方位能实现稳定的两转三移运动。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构的立体结构示意图1；
[0019]图2为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构的立体结构示意图2(去掉机架后)；
[0020]图3为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中横向直线模组的立体结构示意图；
[0021]图4为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中第一滚珠丝杠和第一滑台的连接结构示意图；
[0022]图5为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中第一支链的立体结构示意图；
[0023]图6为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中光轴座、减速箱组件和丝杠的连接结构示意图；
[0024]图7为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中轮轴和轴承的连接结构示意图；
[0025]图8为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中纵向直线模组的立体结构示意图1；
[0026]图9为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中纵向直线模组的立体结构示意图2；
[0027]图10为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中横梁组件的立体结构示意图；
[0028]图11为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中第二转动副组件的立体结构示意图；
[0029]图12为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中第二支链的立体结构示意图；
[0030]图13为本申请实施例可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构中虎克铰的立体结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构，其特征在于，包括机架、运动平台、横向直线模组、纵向直线模组、横梁组件、第一支链和两个第二支链；所述横向直线模组的固定端和纵向直线模组的固定端均连接在所述机架的底部；所述第一支链的两端分别与所述横向直线模组的滑动端和所述运动平台铰接；所述横梁组件与所述横向直线模组平行设置；所述纵向直线模组的滑动端连接在所述横梁组件中部，两个所述第二支链的固定端分别铰接在所述横梁组件的两端；两个所述第二支链的伸缩端均铰接在所述运动平台上。2.根据权利要求1所述的可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构，其特征在于，所述第一支链的伸缩端通过球副组件连接在所述运动平台上；所述第一支链的固定端通过第一转动副组件连接在所述横向直线模组的滑动端；两个所述第二支链的伸缩端均通过虎克铰连接在所述运动平台上；两个所述第二支链的固定端均通过第二转动副组件连接在所述横梁组件的两端。3.根据权利要求2所述的可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构，其特征在于，所述球副组件为球铰链；所述第一转动副组件和所述第二转动副组件均为转动关节，且所述第二转动副组件的转动中心与所述第一转动副组件的转动中心相互垂直。4.根据权利要求1所述的可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构，其特征在于，所述运动平台为正三角形，所述第一支链和两个所述第二支链分别连接在对应的顶点处。5.根据权利要求2所述的可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构，其特征在于，所述机架的...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣誉，张兴超，张磊，豆天赐，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：