三转和三移的多自由度解耦并联机构制造技术

本发明专利技术提供一种三转和三移的多自由度解耦并联机构，其包括动平台、定平台、导轨和运动支链，动平台通过多条运动支链与定平台连接，各运动支链结构相同，且各运动支链的滑块通过第一移动副与导轨连接，导轨均布于定平台上，运动支链均包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、支座和滑块，运动支链中连杆或滑块通过运动副连接，动平台与第四连杆连接的第五转动副设置有驱动组件，本发明专利技术通过控制运动支链中第一移动副或第五转动副的驱动，实现动平台三转动和三移动自由度的运动解耦，具有更强环境和工况适应能力，保证并联机构的动平台复杂轨迹的输出，提升多自由度并联机构的可控性和易用性。和易用性。和易用性。

【技术实现步骤摘要】
三转和三移的多自由度解耦并联机构


[0001]本专利技术属于并联机构
，特别涉及一种三转和三移的多自由度解耦并联机构。

技术介绍

[0002]并联机构具有高刚度、误差累积小、高精度、更大的承载能力等优点。近年来，并联机构已成为国内外机器人机构学术界和工业界研究的热点之一，且已经在天线调姿、运动模拟、并联机床等多个领域得到了广泛的应用。
[0003]并联机构解耦即是其动平台的某个方向运动(移动或转动)仅仅依赖一个方向驱动单元的动作，而其他方向的驱动不影响该方向的运动，且机构解耦可分为无条件解耦、有条件解耦和瞬时解耦三种。现有大多数六自由度并联机构不具有解耦特征，控制较为复杂，较难满足工程实际应用要求；目前大多数六自由度并联机构均具有6条链，这不仅限制了动平台的工作空间，而且增加材料，使结构更为复杂。
[0004]中国专利文献号CN104626099A公开了一种完全解耦的三转动三移动六自由度混联机构，其机座与中间平台一之间由三个结构相同的分支连接，该分支由四个运动副组成，分别是直线驱动移动副，转动副，直线移动副或转动副及万向较或转动副。中间平台一和中间平台二间由一个转动副连接，中间平台二与动平台间由RPS分支、PSPR分支、PS分支和SPS分支连接。但该技术的支链、运动构件和运动副较多且具有三个平台，结构复杂。因此有必要设计一种移动和转动解耦的六自由度并联机构。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种具有三转动和/或三移动的多自由度解耦并联机构，通过控制各运动支链中第一移动副或第五转动副的驱动，实现动平台三转动自由度和三移动自由度的完全解耦的特性，具有更强环境和工况适应能力，保证了并联机构动平台输出复杂的轨迹，提升多自由度并联机构的可控性和易用性。
[0006]本专利技术采用的技术方案是一种三转和三移的多自由度解耦并联机构，其包括动平台、定平台、导轨和运动支链，所述导轨均布于所述定平台上，所述动平台通过多条运动支链与所述定平台连接，所述运动支链，其均包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、支座和滑块，所述滑块与所述导轨通过第一移动副连接，所述支座与滑块固定连接，所述第一连杆的第一端通过第一转动副与所述支座的顶部连接，所述第二连杆的第一端通过第二转动副与所述第一连杆的第二端连接，所述第三连杆的第一端通过第三转动副与所述第二连杆的第二端连接，所述第四连杆的第一端通过第四转动副与所述第三连杆的第二端连接，所述动平台通过第五转动副与所述第四连杆的第二端连接；所述运动支链中运动副的设置为所述第一转动副的轴线与所述第一移动副的移动方向平行或者相交，所述第一转动副、第二转动副的轴线与所述第三转动副的轴线相互平行，所述第三转动副的轴线与所述第四转动副的轴线垂直或者相交，所述第四转动副的轴线与所述第五转动副的轴线相交于
一点，且每条所述运动支链中第四转动副与第五转动副的轴线交点均相互重合；每条运动支链中的第一移动副和第五转动副均为主动运动副，当所述运动支链中的两个主动运动副均运动时，所述动平台具有三转动三移动六自由度；当所述运动支链中的第五转动副运动且第一移动副锁定时，所述动平台具有三转动自由度；当所述运动支链中的第一移动副运动且第五转动副锁定时，所述动平台具有三移动自由度。
[0007]可优选的是，当驱动所述第一移动副的电机停止运行时，所述第一移动副锁定，所述运动支链中第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副均运动，所述动平台具有三个转动自由度。
[0008]可优选的是，当驱动所述第五转动副的电机停止运行时，所述第五转动副锁定，所述运动支链中第一移动副、第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副均运动，所述动平台具有三个移动自由度。
[0009]可优选的是，所述第五转动副设置有驱动组件，所述驱动组件包括卡簧、外壳、回位弹簧、从动轮和主动轮，所述卡簧安设于所述主动轮一端的凹槽中，所述回位弹簧设置在所述外壳内，所述从动轮套装在所述主动轮的转轴上，且所述从动轮的从动斜面与所述主动轮的主动斜面相嵌合，所述主动轮中部设置有凸台，所述主动轮通过凸台与所述外壳卡接，所述从动轮和主动轮均设于所述外壳内。
[0010]可优选的是，其设有第一构型和第二构型，所述第一构型和第二构型中各运动支链具有相同的结构。
[0011]可优选的是，在所述第一构型中，定平台为三棱锥结构，所述导轨固定在定平台的棱边上，且所述导轨与所述定平台的底端面呈一定夹角。
[0012]可优选的是，所述第二构型中，定平台为三角形结构，所述导轨固定在所述定平台的三条边上，且所述导轨与所述定平台的底端面平行设置。
[0013]本专利技术的特点和有益效果是：
[0014]本专利技术三转和三移的多自由度解耦并联机构，通过控制各运动支链中第一移动副或第五转动副的驱动，实现动平台三转动自由度和三移动自由度完全解耦的特性，保证了并联机构动平台复杂轨迹的输出，提升了多自由度并联机构的可控性，从而具有更强环境和工况适应能力。
附图说明
[0015]图1为本专利技术三转和三移的多自由度解耦并联机构第一构型的结构示意图；
[0016]图2为本专利技术第一构型中运动支链的结构示意图；
[0017]图3为本专利技术三转和三移的多自由度解耦并联机构中驱动组件的结构示意图；
[0018]图4为本专利技术三转和三移的多自由度解耦并联机构第二构型的结构示意图；
[0019]图5为本专利技术第二构型中运动支链的结构示意图。
[0020]主要附图标记：
[0021]动平台1，定平台2，第一连杆3，第二连杆4，第三连杆5，第四连杆6，支座7，滑块8，导轨9，第一移动副P1，第一转动副R1，第二转动副R2，第三转动副R3，第四转动副R4，第五转动副R5，卡簧10，外壳11，回位弹簧12，从动轮13，从动斜面131，主动轮14，主动斜面141，转轴142，凸台143。
具体实施方式
[0022]为详尽本专利技术之
技术实现思路
、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
[0023]本专利技术提供一种三转和三移的多自由度解耦并联机构，动平台具有三转动、三移动或者同时具有三转动三移动。如图1所示，其包括动平台1、定平台2、导轨9和运动支链，导轨9均布于定平台2上，动平台1通过多条运动支链与定平台2连接，每条运动支链中的第一移动副P1和第五转动副R5均为主动运动副，当运动支链中的两个主动运动副均处于运动状态时，动平台1具有三转动三移动六自由度；当运动支链中的第五转动副R5运动且第一移动副P1锁定时，动平台1具有三转动自由度；当运动支链中的第一移动副P1运动且第五转动副R5锁定时，动平台1具有三移动自由度。
[0024]如图2和图5所示，运动支链均包括第一连杆3、第二连杆4、第三连杆5、第四连杆6、支座7和滑块8，滑块8与导轨9通过第一移动副P1连接，支座7与滑块8固定连接，第一连杆3的第一端通过第一转动副R1与支座7的顶部连接，第二连杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三转和三移的多自由度解耦并联机构，其特征在于，其包括动平台、定平台、导轨和运动支链，所述导轨均布于所述定平台上，所述动平台通过多条运动支链与所述定平台连接，所述运动支链，其均包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、支座和滑块，所述滑块与所述导轨通过第一移动副连接，所述支座与滑块固定连接，所述第一连杆的第一端通过第一转动副与所述支座的顶部连接，所述第二连杆的第一端通过第二转动副与所述第一连杆的第二端连接，所述第三连杆的第一端通过第三转动副与所述第二连杆的第二端连接，所述第四连杆的第一端通过第四转动副与所述第三连杆的第二端连接，所述动平台通过第五转动副与所述第四连杆的第二端连接；所述运动支链中运动副的设置为所述第一转动副的轴线与所述第一移动副的移动方向平行或者相交，所述第一转动副、第二转动副的轴线与所述第三转动副的轴线相互平行，所述第三转动副的轴线与所述第四转动副的轴线垂直或者相交，所述第四转动副的轴线与所述第五转动副的轴线相交于一点，且每条所述运动支链中第四转动副与第五转动副的轴线交点均相互重合；每条运动支链中的第一移动副和第五转动副均为主动运动副，当所述运动支链中的两个主动运动副均运动时，所述动平台具有三转动三移动六自由度；当所述运动支链中的第五转动副运动且第一移动副锁定时，所述动平台具有三转动自由度；当所述运动支链中的第一移动副运动且第五转动副锁定时，所述动平台具有三移动自由度。2.根据权利要求1所述的三转和三移的多自由度解耦并联机构，其特征在于，当驱动所述第一移动副的电机停...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚宏鹏，陈慧智，邹超鹏，曾达幸，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：