一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域。目的是提供一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构，该并联机构具有结构简单、容易装配、制造成本低、运动平稳、使用寿命长的特点。技术方案是一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构，包括机架、末端平台、第一中间平台、第二中间平台、第一转动副、第二转动副以及结构相同的四个串联分支；其中，第一中间平台通过第一转动副与末端平台相连，第二中间平台通过第二转动副与末端平台相连；两个串联分支并联连接在机架与第一中间平台之间，另外两个串联分支并联连接在机架与第二中间平台之间。连接在机架与第二中间平台之间。连接在机架与第二中间平台之间。

【技术实现步骤摘要】
一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体是一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构。

技术介绍

[0002]并联机构通常是一个由动平台、定平台以及与之相连的两个以上的串联分支组成的多自由度的闭环机构。并联机构与串联机构相比，其具有刚度大、误差小、精度高、承载能力强等一系列优点。由于近些年快递分拣、食品包装等行业的兴起，故并联机构目前已经广泛应用于社会的各个行业之中。并联机构中一个重要的分支是四自由度的并联机构，其属于少自由度并联机构。与六自由度的并联机构相比，四自由度的并联机构具有工作空间大、结构简单和控制简单等一系列优点。
[0003]为降低制作成本、简化分析，四自由度并联机构通常设计为对称结构(例如CN108481312)。然而，四自由度对称并联机构往往存在过约束，装配难度大，过约束带来的内力还会降低机器使用寿命。因此，有必要提出一种非过约束四自由度并联机构。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服
技术介绍
的不足，提出一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构，该并联机构具有结构简单、容易装配、制造成本低、运动平稳、使用寿命长的特点。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构，包括机架、末端平台、第一中间平台、第二中间平台、第一转动副、第二转动副以及结构相同的四个串联分支；其中，第一中间平台通过第一转动副与末端平台相连，第二中间平台通过第二转动副与末端平台相连；两个串联分支并联连接在机架与第一中间平台之间，另外两个串联分支并联连接在机架与第二中间平台之间；
[0007]所述串联分支包括依次连接在机架与第一中间平台或第二中间平台之间的安装座、第三转动副、第一连杆、十字万向节、第一移动副以及第五转动副；其中，所述安装座固定在机架上，第五转动副轴线与万向节第二条转轴轴线平行且垂直于第一移动副轴线；或者，
[0008]所述串联分支包括依次连接在机架与第一中间平台或第二中间平台之间的安装座、第三转动副、第一连杆、十字万向节、第二连杆、第四转动副、第三连杆以及第五转动副；其中，所述安装座与机架固定，第四转动副、第五转动副的轴线均与万向节第二条轴线相平行。
[0009]所述四个串联分支中，连接第一中间平台的两个串联分支，第三转动副轴线与万向节第一条轴线相交于空间一点O
A
；连接第二中间平台的两个串联分支，第三转动副轴线与万向节第一条轴线相交于空间一点O
B
。
[0010]连接到第一中间平台的两个串联分支中，两个第五转动副轴线共面相交；连接到第二中间平台的两个串联分支中，两个第五转动副轴线共面相交。
[0011]所述第一中间平台通过第一转动副连接到末端平台上，第一转动副的轴线与第一中间平台相连的两个转动副轴线所形成的平面平行；所述第二中间平台通过第二转动副连接到末端平台上，第二转动副的轴线与第二中间平台相连的两个转动副轴线所形成的平面平行，且第一转动副轴线平行于第二转动副轴线。
[0012]所述第一移动副由套筒(10)和伸缩杆(11)形成。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]本专利技术提出的机构不含冗余约束，具有四个自由度，具有结构简单、容易装配、制造成本低、运动平稳等优点，可用于食品与药物包装、分拣等领域。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例一的立体结构示意图。
[0016]图2是本专利技术实施例二的立体结构示意图。
[0017]图3是实施例一中串联分支的立体结构示意图。
[0018]图4是实施例二中串联分支的立体结构示意图。
具体实施方式
[0019]以下结合说明书附图，对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。
[0020]实施例一
[0021]如图1和图3所示，一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构，包括机架(图中省略)、末端平台1、第一中间平台2、第二中间平台3、第一转动副4、第二转动副5以及结构相同的四个串联分支。其中，两个串联分支并联在机架和第一中间平台之间，其余两个串联分支并联在机架和第二中间平台之间。
[0022]所述串联分支依次包括连接在第一中间平台(或者第二中间平台)与机架之间的安装座6、第三转动副7、第一连杆8、十字万向节9、套筒10、伸缩杆11(伸缩杆和套筒形成了第一移动副)以及第五转动副12。其中，所述安装座和机架固定，第五转动副轴线与万向节第二条轴线平行，且垂直于第一移动副轴线。
[0023]连接到第一中间平台的两个串联分支中，第三转动副轴线与万向节第一条转轴轴线相交于一点O
A
。同理，连接到第二中间平台的两个串联分支中，第三转动副轴线与万向节第一条轴线相交于一点O
B
。
[0024]连接到第一中间平台的两个串联分支中，两个第五转动副轴线共面相交；连接到第二中间平台的两个串联分支中，两个第五转动副轴线共面相交。
[0025]所述第一中间平台通过第一转动副连接到末端平台上，第一转动副轴线与第一中间平台相连的两个转动副轴线所形成的平面平行。所述第二中间平台通过第二转动副连接到末端平台上，第二转动副轴线与第二中间平台相连的两个转动副轴线所形成的平面平行。第一转动副轴线平行于第二转动副轴线。
[0026]本实施例中，并联机构的驱动副可选取各分支上的第三转动副，驱动方式可以选用减速电机(图中省略)；通过控制第三转动副的运动，可以使末端平台完成两转动两移动
的运动。或者是各分支上的移动副，驱动方式可以是电机带动的滚珠丝杠机构。
[0027]实施例二
[0028]如图2和图4所示，一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构，包括机架(图中省略)、末端平台1、第一中间平台2、第二中间平台3、第一转动副4、第二转动副5以及四个串联分支。实施例二的结构与实施例一的结构类似，不同之处在于：实施例二的串联分支依次包括连接在第一中间平台(或者第二中间平台)与机架之间的安装座6、第三转动副7、第一连杆8、十字万向节9、第二连杆13、第四转动副14、第三连杆15、以及第五转动副12。其中，所述第四转动副和第五转动副的轴线均与万向节第二轴线平行。
[0029]本实施例中，并联机构的驱动副可选取各分支上的第三转动副，驱动方式可以选用减速电机(图中省略)；通过控制第三转动副的运动，可以使末端平台完成两转动两移动的运动。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有混联分支的非过约束四自由度并联机构，包括机架、末端平台(1)、第一中间平台(2)、第二中间平台(3)、第一转动副(4)、第二转动副(5)以及结构相同的四个串联分支；其中，第一中间平台通过第一转动副与末端平台相连，第二中间平台通过第二转动副与末端平台相连；两个串联分支并联连接在机架与第一中间平台之间，另外两个串联分支并联连接在机架与第二中间平台之间；所述串联分支包括依次连接在机架与第一中间平台或第二中间平台之间的安装座(6)、第三转动副(7)、第一连杆(8)、十字万向节(9)、第一移动副以及第五转动副(12)；其中，所述安装座固定在机架上，第五转动副轴线与万向轴第二条转轴轴线平行且垂直于第一移动副轴线；或者，所述串联分支包括依次连接在机架与第一中间平台或第二中间平台之间的安装座(6)、第三转动副(7)、第一连杆(8)、十字万向节(9)、第二连杆(13)、第四转动副(14)、第三连杆(15)以及第五转动副(12)；其中，所述安装座与机架固定，第四转动副、第五转动副的轴线均与万向节第二条轴线相平行。2.根据权利要求1所述的含有混联分支的非过约束四自...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶伟，梁怡璇，李能，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：