一种具有三模式的变胞并联机构制造技术

本发明专利技术涉及一种具有三模式的变胞并联机构，包括定平台、动平台，第一支链、第二支链和第三支链；第二支链和第三支链结构相同并以第一支链对称布置；第一支链包含五个转动副，第二支链和第三支链分别都包含六个转动副和一个U副；第二、三支链中靠近定平台的四个转动副组成平行四边形构型，平行四边形构型中与定平台连接的两个转动副，通过定平台中的两个滑轨实现移动。本发明专利技术共包含七个驱动副，支链对称分布，加入闭环机构后承载能力强，计算控制简单，三种运动模式完全独立互不干扰，可应用于货物搬运分拣、大型零部件精密机床、飞行模拟器、康复医疗机器人、航天机械臂、装箱生产线作业、机器人喷涂、搅拌摩擦焊、3D打印、机械加工制造等领域。制造等领域。制造等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种具有三模式的变胞并联机构


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种具有三模式的变胞并联机构。

技术介绍

[0002]研究具有主动适应多变环境和被动适应突发状况能力的智能型可重构机构和机器人，对我国先进制造领域和新一代机器人的创新发展具有重大意义。
[0003]现有的多模式、可重构并联机构较少，但伴随着科技的发展，在工业生产、航空航天、医疗康复等多个领域，需要能根据作业环境变化而进行运动模式自由切换的可重构机构。
[0004]目前能够实现3T、1T2R与2T1R三模式的变胞并联机构较少，且多结构复杂灵活性较差、切换模式过程复杂，运动模式容易互相干扰，运动学和动力学性能不佳，承载能力差，该类机构在焊接、钻铆曲面加工、大型设备姿态调节器、工业机器人等领域具有一定应用前景。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有三模式的变胞并联机构，机构分支构型简单，结构紧凑，刚度高，驱动副的数量多余工作时的自由度，实现三种工作模式的完全可控，通过驱动不同的驱动副，该机构可以实现三平移、二平移一转动和一平移两转动的三种工作模式，综合得到一个性能优越的工作空间，消除了奇异位形，增加了机构的可操作性。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术所提出的一种具有三模式的变胞并联机构，包括动平台、第一支链、第二支链、第三支链和定平台；所述第一支链、第二支链和第三支链设置在动平台和定平台之间，三条支链沿中心对称分布；所述第二支链和第三支链的结构相同并关于第一支链对称布置；所述第一支链由动平台至定平台之间依次设置有五个转动副；所述第二支链和第三支链由动平台至定平台之间依次设置有六个转动副和一个U副，其中靠近定平台的四个转动副组成平行四边形构型，第二个转动副与平行四边形构型的上端中部通过U副连接；所述平行四边形构型中下端两个转动副与定平台之间通过滑轨移动副连接；所述第一支链中靠近动平台第二个转动副、第二支链和第三支链中靠近动平台第二个转动副、定平台上四个滑轨移动副为驱动副，即并联机构共包含七个驱动副，七个驱动副驱动动平台相对于定平台实现空间三平移工作模式、二平移一转动工作模式与一平移两转动工作模式之间的运动与相互切换。
[0008]进一步的，所述定平台为正六边形，其上与第二支链和第三支链对应的位置分别设有两条并行的滑轨；所述动平台为正三角形结构，中心对称的三个角均设有固定铰支座，用于和三条支链连接。
[0009]进一步的，所述第一支链包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一转动
副、第二转动副、第三转动副、第四转动副和第五转动副；所述第一连杆顶端通过第一转动副和动平台上的固定铰支座连接；所述第二连杆顶端通过第二转动副和第一连杆末端连接；所述第二连杆末端通过第三转动副和第三连杆顶端连接；所述第三连杆末端通过第四转动副和第四连杆顶端连接；所述第四连杆末端通过第五转动副和定平台上的固定铰支座连接。
[0010]进一步的，所述第一转动副、第二转动副和第三转动副的轴线互相平行；所述第四转动副和第五转动副的轴线相互平行，且第四转动副和第五转动副的轴线方向与第一转动副、第二转动副和第三转动副的轴向互相垂直。
[0011]进一步的，所述第二支链和第三支链的结构相同，包括滑动铰支座I、滑动铰支座II、连杆I、连杆II、连杆III、连杆IV、连杆V，转动副I、转动副II、转动副III、转动副IV、转动副V、转动副VI和虎克铰；所述连杆I顶端通过转动副I与动平台上的固定铰支座连接；所述连杆II顶端通过转动副II与连杆I末端连接；所述连杆III顶端中部通过虎克铰与连杆II末端连接；所述连杆III两端分别通过转动副III和转动副IV对应与连杆IV和连杆V连接组成平行四边形构型，所述连杆IV和连杆V的分别末端通过转动副V和转动副VI与滑动铰支座I、滑动铰支座II连接，所述滑动铰支座I和滑动铰支座II分别对应与定平台相应位置处的两条并行滑轨移动副连接。
[0012]进一步的，所述第二支链和第三支链中，虎克铰其一转动副轴线方向与支链其它转动副轴线方向均垂直；所述滑动铰支座I和滑动铰支座II通过与定平台上的滑轨移动副配合，能够实现转动轴线共线。
[0013]进一步的，所述第二支链或第三支链中的滑动铰支座I和滑动铰支座II通过定平台上的滑轨，实现转动副轴线共线时，机构进入到两平移一转动的工作模式；所述第二支链和第三支链中滑动铰支座I和滑动铰支座II通过定平台上的滑轨，同时实现转动副轴线共线时，机构进入到一平移两转动的工作模式，当第二支链和第三支链中滑动铰支座分开，固定在两侧使得连杆IV、连杆V平行时，机构进入到三平移的工作模式，三模式互不干扰，且不会发生奇异位形。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0015]本专利技术通过驱动七个运动副，驱动动平台相对于定平台实现三平移、二平移一转动和一平移两转动的三种工作模式的运动和相互切换，以应对不同的工作环境。本专利技术并联机构中，支链对称分布，其承载能力较强，且计算和控制简单，可广泛应用于装箱生产线的作业、物资的搬运、机器人喷涂、搅拌摩擦焊、3D打印、机械加工制造等多种领域。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0017]图2为本专利技术三平移工作模式的结构示意图；
[0018]图3为本专利技术两平移一转动工作模式的结构示意图；
[0019]图4为本专利技术一平移两转动工作模式的结构示意图。
具体实施方式
[0020]为了更清楚地说明本专利技术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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0021]需要说明的是，在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
[0022]参见附图1
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4，给出了本专利技术所提出的一种具有三模式的变胞并联机构一个实施例的具体结构。所述并联机构包括第一支链1、第二支链2、第三支链3、定平台4和动平台5。
[0023]本实施例中，所述定平台4为正六边形，其上与第二支链2和第三支链3对应的两边分别设有两条并行的滑轨41；所述动平台5为正三角形结构，中心对称的三个角均安装有一个固定铰支座51，分别用于和第一支链1、第二支链2、第三支链3连接；所述定平台4上与第一支链1对应的一边安装有一个固定铰支座51，用于和第一支链1连接。
[0024]所述第一支链1、第二支链2和第三支链3圆周均布的连接在动平台5和定平台4之间，且三条支链沿中心对称分布；所述第二支链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有三模式的变胞并联机构，其特征在于：所述并联机构包括动平台、第一支链、第二支链、第三支链和定平台；所述第一支链、第二支链和第三支链设置在动平台和定平台之间，三条支链沿中心对称分布；所述第二支链和第三支链的结构相同并关于第一支链对称布置；所述第一支链由动平台至定平台之间依次设置有五个转动副；所述第二支链和第三支链由动平台至定平台之间依次设置有六个转动副和一个U副，其中靠近定平台的四个转动副组成平行四边形构型，第二个转动副与平行四边形构型的上端中部通过U副连接；所述平行四边形构型中下端两个转动副与定平台之间通过滑轨移动副连接；所述第一支链中靠近动平台第二个转动副、第二支链和第三支链中靠近动平台第二个转动副、定平台上四个滑轨移动副为驱动副，即并联机构共包含七个驱动副，七个驱动副驱动动平台相对于定平台实现空间三平移工作模式、二平移一转动工作模式与一平移两转动工作模式之间的运动与相互切换。2.根据权利要求1所述的一种具有三模式的变胞并联机构，其特征在于：所述定平台为正六边形，其上与第二支链和第三支链对应的位置分别设有两条并行的滑轨；所述动平台为正三角形结构，中心对称的三个角均设有固定铰支座，用于和三条支链连接。3.根据权利要求2所述的一种具有三模式的变胞并联机构，其特征在于：所述第一支链包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副和第五转动副；所述第一连杆顶端通过第一转动副和动平台上的固定铰支座连接；所述第二连杆顶端通过第二转动副和第一连杆末端连接；所述第二连杆末端通过第三转动副和第三连杆顶端连接；所述第三连杆末端通过第四转动副和第四连杆顶端连接；所述第四连杆末端通过第五转动副和定平台上的固定铰支座连接。4.根据权利要求3所述的一种具有三模式的变胞并联机构，其特征在于：所述第一转动副、第二转动副和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永泉，蔡俊，朱成志，王景旭，席子杰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：