一种具有变转轴模式的完全解耦并联机构及其工作方法技术

本发明专利技术公开的一种具有变转轴模式的完全解耦并联机构及其工作方法，属于机器人技术领域。包括定平台、动平台以及设置在定平台与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链。每个驱动副均控制动平台的一个独立的运动，容易实现对机构的控制。多模式机构在工作时，可能需要变换运动模式，完全解耦的机构结构，使得运动模式变换较容易实施，便于机构运动模式的变换，提升了多模式机构的实用性，并且在两种运动模式下，机构均具有完全解耦的特性，提升了完成不同工作任务的可控性。当动平台在空间移动中需要调整特定的空间姿态时，如在振动筛、运动模拟器、装配机器人或者喷涂机器人等场景下，需要调整工作手姿态时，具有良好地应用性。良好地应用性。良好地应用性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有变转轴模式的完全解耦并联机构及其工作方法


[0001]本专利技术属于机器人
，具体涉及一种具有变转轴模式的完全解耦并联机构及其工作方法。

技术介绍

[0002]并联机器人具有刚度大、负载能力强、积累误差小、动态性能好等特点。具有3移动1转动运动模式的并联机器人，在需要空间移动及需要调整姿态的应用场景中较为常见。在一些空间工作姿态需要进行复杂变化的情景下，需要并联机器人末端进行变转轴转动。并联机构的输入输出一般呈现高非线性关系，因而其运动学、动力学计算较为复杂，控制难度大。
[0003]现有的完全解耦的具有3T1R运动模式的机构构型十分少见，且输入与输出的关系呈现高非线性关系，控制难度大。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有变转轴模式的完全解耦并联机构及其工作方法，运动模式变换容易控制，实用性高，在两种运动模式下，机构均具有完全解耦的特性，提升了完成不同工作任务的可控性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术公开了一种具有变转轴模式的完全解耦并联机构，包括定平台、动平台以及设置在定平台与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链；
[0007]第一支链包括依次连接的第十一移动副、第二连杆，第十二移动副，第三连杆，第十三移动副，第四连杆，第十四转动副，第五连杆和第十五转动副；第十一移动副与定平台连接，第十五转动副与动平台连接；
[0008]第二支链包括依次连接的第二十一转动副、第六连杆、第二十二转动副、第七连杆、第二十三转动副、第八连杆和第二十四转动副；同时第七连杆依次与第二十五移动副、第九连杆、第二十六移动副、第十连杆和第二十七移动副连接；二十一转动副和第二十四转动副分别与定平台连接，第二十七移动副与动平台连接；
[0009]第三支链包括依次连接的第三十一移动副、第十一连杆、第三十二移动副、第十二连杆、第三十三移动副、第十三连杆、第三十四转动副、第十四连杆和第三十五转动副；第三十一移动副与定平台连接，第三十五转动副与动平台连接；
[0010]第四支链包括依次连接的第四十一移动副、第十五连杆、第四十二移动副、第十六连杆、第四十三移动副、第十七连杆、第四十四转动副、第十八连杆和第四十五转动副；第四十一移动副与定平台连接，第四十五转动副与动平台连接。
[0011]优选地，第十一移动副、第二十五移动副、第三十二移动副和第四十二移动副平行于Z轴方向。
[0012]优选地，第十二移动副、第三十一移动副和第四十三移动副平行于X轴方向。
[0013]优选地，第十三移动副、第三十三移动副和第四十一移动副平行于Y轴方向。
[0014]优选地，第十四转动副、第二十一转动副和第三十四转动副平行于Y轴方向。
[0015]优选地，第二十四转动副和第四十四转动副平行于X轴方向。
[0016]优选地，第二十一转动副、第二十二转动副、第二十三转动副和第二十四转动副的轴线相交于一点；第二十一转动副与第二十二转动副轴线的夹角为45
°
，第二十二转动副与第二十三转动副轴线的夹角为90
°
，第二十三转动副与第二十四转动副轴线的夹角为45
°
，第二十四转动副与第二十一转动副轴线的夹角为90
°
。
[0017]优选地，第十五转动副和第三十五转动副的轴线与第二十二转动副的轴线平行；第四十五转动副与第二十三转动副轴线平行；第十四转动副、第十五转动副、第三十四转动副、第三十五转动副、第四十四转动副和第四十五转动副的轴线相交于一点；第十四转动副、第十五转动副、第三十四转动副、第三十五转动副、第四十四转动副和第四十五转动副的轴线所在的平面与XOY平面重合；第二十一转动副、第二十二转动副、第二十三转动副和第二十四转动副的轴线所在的平面与XOY平面平行；第二十七移动副的移动方向与第四十五转动副的轴线平行；第二十七移动副的移动方向与第二十六移动副的移动方向垂直；第二十七移动副的移动方向和第二十六移动副的移动方向与XOY平面平行。
[0018]优选地，第十一移动副、第二十一移动副、第三十一移动副、第四十一转动副和第四十四转动副上均设有驱动电机；第二十四转动副设置有辅助驱动电机。
[0019]本专利技术公开的上述具有变转轴模式的完全解耦并联机构的工作方法，包括：
[0020]锁定第十一移动副、第三十一移动副和第四十一移动副，驱动第二十一转动副转动，第二十四转动副转动；
[0021]控制第十一移动副，使动平台沿Z轴的移动；控制第三十一移动副，使动平台沿X轴的移动；控制第四十一移动副，使动平台沿Y轴的移动；控制第二十一转动副，使动平台做转动轴线在空间变化的一维转动。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0023]本专利技术公开的一种具有变转轴模式的完全解耦并联机构，每个驱动副均控制动平台的一个独立的运动，容易实现对机构的控制。多模式机构在工作时，可能需要变换运动模式，完全解耦的机构结构，使得运动模式变换较容易实施，便于机构运动模式的变换，提升了多模式机构的实用性，并且在两种运动模式下，机构均具有完全解耦的特性，提升了完成不同工作任务的可控性。动平台的瞬时转动轴线在工作过程中不断变化，可以通过一些定轴转动不能到达的姿态，从而使得该类机构能完成一些复杂的工作任务。当动平台在空间移动中需要调整一系列特定的空间姿态时，如在振动筛、运动模拟器、装配机器人或者喷涂机器人等场景下，需要调整工作手姿态时，具有良好地应用性。
[0024]本专利技术公开的上述具有变转轴模式的完全解耦并联机构的工作方法，在机构的一般位型下，通过控制安置在定平台上的驱动副来分别独立控制动平台相应独立的运动，在两种变轴线运动模式变换过程中，需要增加辅助驱动副，实现两种变轴线运动模式的变换。其运动模式变换容易控制，实用性高，在不同的运动模式下，机构均具有完全解耦的特性，提升了完成不同工作任务的可控性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的系统整体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术的系统第一种位型示意图；
[0027]图3为本专利技术的系统第二种位型示意图。
[0028]图中：1
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定平台，2
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第二连杆，3
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第三连杆，4
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第四连杆，5
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第五连杆，6
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第六连杆，7
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第七连杆，8
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第八连杆，9
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动平台，10
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第十连杆，11
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第十一连杆，12
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第十二连杆，13
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第十三连杆，14
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第十四连杆，15
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第十五连杆，16
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第十六连杆，17
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第十七连杆，18...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有变转轴模式的完全解耦并联机构，其特征在于，包括定平台(1)、动平台(19)以及设置在定平台(1)与动平台(19)之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链；第一支链包括依次连接的第十一移动副(P11)、第二连杆(2)，第十二移动副(P12)，第三连杆(3)，第十三移动副(P13)，第四连杆(4)，第十四转动副(R14)，第五连杆(5)和第十五转动副(R15)；第十一移动副(P11)与定平台(1)连接，第十五转动副(R15)与动平台(19)连接；第二支链包括依次连接的第二十一转动副(R21)、第六连杆(6)、第二十二转动副(R22)、第七连杆(7)、第二十三转动副(R23)、第八连杆(8)和第二十四转动副(R24)；同时第七连杆(7)依次与第二十五移动副(P25)、第九连杆(9)、第二十六移动副(P26)、第十连杆(10)和第二十七移动副(P27)连接；二十一转动副(R21)和第二十四转动副(R24)分别与定平台(1)连接，第二十七移动副(P27)与动平台(19)连接；第三支链包括依次连接的第三十一移动副(P31)、第十一连杆(11)、第三十二移动副(P32)、第十二连杆(12)、第三十三移动副(P33)、第十三连杆(13)、第三十四转动副(R34)、第十四连杆(14)和第三十五转动副(R35)；第三十一移动副(P31)与定平台(1)连接，第三十五转动副(R35)与动平台(19)连接；第四支链包括依次连接的第四十一移动副(P41)、第十五连杆(15)、第四十二移动副(P42)、第十六连杆(16)、第四十三移动副(P43)、第十七连杆(17)、第四十四转动副(R44)、第十八连杆(18)和第四十五转动副(R45)；第四十一移动副(P41)与定平台(1)连接，第四十五转动副(R45)与动平台(19)连接。2.根据权利要求1所述的具有变转轴模式的完全解耦并联机构，其特征在于，第十一移动副(P11)、第二十五移动副(P25)、第三十二移动副(P32)和第四十二移动副(P42)平行于Z轴方向。3.根据权利要求1所述的具有变转轴模式的完全解耦并联机构，其特征在于，第十二移动副(P12)、第三十一移动副(P31)和第四十三移动副(P43)平行于X轴方向。4.根据权利要求1所述的具有变转轴模式的完全解耦并联机构，其特征在于，第十三移动副(P13)、第三十三移动副(P33)和第四十一移动副(P41)平行于Y轴方向。5.根据权利要求1所述的具有变转轴模式的完全解耦并联机构，其特征在于，第十四转动副(R14)、第二十一转动副(R21)和第三十四转动副(R34)平行于Y轴方向。6.根据权利要求1所述的具有变转轴模式的完全解耦并联机构，其特征在于，第二十四转动副(R24)和第四十四转动副(R44)平...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯召堂，殷尊，吕一楠，吴晓俊，孟永乐，高磊，高延忠，李佼佼，孙璞杰，林琳，朱婷，吕游，张福祥，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：