用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构制造技术

本发明专利技术提供了一种用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构，它包括静平台、动平台、第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链。其中的第一运动支链包括顺序相连的第一万向铰链、第一移动副、第一转动副、第一连接杆和第二转动副。第二运动支链包括顺序相连的第三转动副、第二万向铰链、第二移动副和第四转动副。第三运动支链包括顺序相连的第五转动副、第六转动副和第二连接杆。其中，第一万向铰链的第一转动轴的轴线、第二万向铰链的第一转动轴的轴线、第二转动副的轴线、第五转动副的轴线和第六转动副的轴线汇交于一点。本发明专利技术具有解耦的三个转动自由度，转动自由度仅依赖运动支链的运动副的线性控制，实现原理非常简单，具有非常好的线性关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机床和エ业机器人，尤其涉及一种用于并联结构虚轴数控机床和并联机器人的用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构。
技术介绍
并联机构广泛应用于重载模拟设备、机器人、数控机床、传感器及微操作领域。然而，并联机构各驱动单元之间是耦 合的，即并联机构整体输出平台(动平台)沿任一方向的运动都是所有驱动单元的运动合成，并且各驱动单元的运动与并联机构整体运动(即输入与输出)之间是非线性的。这ー特性导致并联机构控制复杂，标定困难，且制约了精度的提高。因此，如何实现并联机构解耦，以简化控制和标定，提高运动精度，一直是ー个困难而富有挑战性的课题。运动解耦并联机器人是指输出运动的任一自由度都仅依赖单个驱动单元，其他驱动单元的动作不对此自由度产生影响。具有完全解耦的并联机构运动关系简单、标定简便、控制精度高、刚度大，在虚轴机床和机器人领域应用前景广阔。中国专利文献CN101036986A报道了由动平台、静平台及连接它们的四条闭环运动支链组成的两转动一移动并联机构，每条闭环支链含有ー组对称结构的六杆球形机构，动平台和静平台与姆条支链用转动副连接。文献[Xianwen Kong, Clement M. Gosselin Typesynthesis of input-output decoupled parallel manipulators， Transactions of theCSME, Vol. 28，Special Edition，2004]中报道了具有两移动ー转动自由度的并联机构，由动平台、静平台和串并联混搭的运动支链组成。文献[李惠良，金琼，杨廷力，ー类一平移两转动解耦并联机构及其位移分析，机械制造与研究，Feb 2002，(I) :9-12，14]提出ー种具有三角化解耦特性的两转动一移动并联机构，但输出自由度不完全由单个驱动器控制，仍属于部分解耦并联机构。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了提供一种用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构，以克服现有技术中结构复杂、控制不便、运动精度低的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构，包括静平台、动平台以及连接在静平台与动平台之间的第一运动支链、第ニ运动支链和第三运动支链；其特点是所述的第一运动支链包括顺序相连的第一万向铰链、第一移动副、第一转动副、第一连接杆和第二转动副；第一万向铰链还与静平台相连，第二转动副还与动平台相连；所述的第二运动支链包括顺序相连的第三转动副、第二万向铰链、第二移动副和第四转动副；第三转动副还与静平台相连，第四转动副还与动平台相连；所述的第三运动支链包括顺序相连的第五转动副、第六转动副和第二连接杆；第五转动副还与静平台相连，第二连接杆还与第一连接杆相连；所述的第一万向铰链的第一转动轴的轴线、第二万向铰链的第一转动轴的轴线、第二转动副的轴线、第三转动副的轴线、第五转动副的轴线和第六转动副的轴线汇交于ー点，该点位于第二转动副的轴上。所述的第一转动副的轴线与第一万向铰链的第二转动轴平行；第一移动副的轴线与第一转动副的轴线垂直，第二转动副的轴线与第一转动副的轴线垂直，第一连接杆的轴线与第二转动副的轴线重合。所述的第二万向铰链的第二转动轴与第四转动副的轴线平行并与第二转动副的轴线平行，第二移动副的轴线与第二万向铰链的第二转动轴垂直；第三转动副的轴线与第四转动副的轴线垂直并与第二转动副的轴线垂直。所述的第五转动副的轴线与第六转动副的轴线垂直，第五转动副的轴线还与第一万向铰链的第一转动轴的轴线同轴并与第二万向铰链的第一转动轴的轴线垂直；第六转动副52的轴线与第二转动副35的轴线垂直；第二连接杆由一段水平杆和一段斜杆连接构成，水平杆与第六转动副同轴相连，斜杆与第一连接杆斜交相连。本专利技术用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下的优点和特点I、具有解耦的三个转动自由度，转动自由度仅依赖运动支链的运动副的线性控制，实现原理非常简单，具有非常好的线性关系。2、仅含少量运动副，结构简单、安装方便、转动惯量小，运动响应快。具体实施例方式下面结合具体实施例，进ー步阐述本专利技术。附图所示为本专利技术的ー个较佳实施例，本专利技术的技术方案不限于本实施例。參见图1，本专利技术ー种用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构，包括静平台I、动平台2以及连接在静平台与动平台之间的第一运动支链3、第二运动支链4和第三运动支链5。上述第一运动支链3包括顺序相连的第一万向铰链31、第一移动副32、第一转动副33、第一连接杆34和第二转动副35。其中，第一转动副33的轴线与第一万向铰链31的第二转动轴312平行；第一移动副32的轴线与第一转动副33的轴线垂直，第二转动副35的轴线与第一转动副33的轴线垂直，第一连接杆34的轴线与第二转动副35的轴线重合，第一万向铰链31还与静平台I相连，第二转动副35还与动平台2相连。上述第二运动支链4包括顺序相连的第三转动副41、第二万向铰链42、第二移动副43和第四转动副44。其中，第二万向铰链42的第二转动轴422与第四转动副44的轴线平行并与第二转动副35的轴线平行，第二移动副43的轴线与第二万向铰链42的第二转动轴422垂直；第三转动副41的轴线与第四转动副44的轴线、第二转动副35的轴线以及第ニ万向铰链42的第二转动轴421垂直；第三转动副41还与静平台I相连，第四转动副44还与动平台2相连。上述第三运动支链5包括顺序相连的第五转动副51、第六转动副52和第二连接杆53。其中，第五转动副51的轴线与第六转动副52的轴线垂直并与第三转动副41的轴线、第 一万向铰链31的第一转动轴311的轴线同轴；第六转动副52的轴线与第二转动副35的轴线垂直并与第一万向铰链31的第二转动轴312的轴线平行；第二连接杆53由一段水平杆和一段斜杆连接构成，水平杆与第六转动副52同轴相连，斜杆与第一连接杆34斜交相连。第五转动副51还与静平台I相连，第二连接杆53还与第一连接杆34相连。上述第一万向铰链31的第一转动轴311的轴线、第二万向铰链42的第一转动轴421的轴线、第二转动副35的轴线、第三转动副41的轴线、第五转动副51的轴线和第六转动副52的轴线汇交于一点，该点位于第二转动副35的轴上。本专利技术用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构的工作原理可结合附图说明如下当第一运动支链3内的第一移动副32伸缩时，带动动平台2绕第六转动副52转动；而第二运动支链和第三运动支链具有绕第六转动副52的转动自由度，因此，在移动副32驱动下，动平台2绕第六转动副52转动。 当第二运动支链4内的第二移动副43伸缩时，带动动平台2绕第二转动副35转动；而第一运动支链和第三运动支链具有绕第二转动副35的转动自由度，因此，在第二移动副43驱动下，动平台2绕第二转动副35转动。当第三运动支链5内的第五转动副51转动时，带动动平台2绕第五转动副51转动；而第一运动支链中的第一万向铰链31的第一转动轴311与第五转动副51同轴，第二运动支链具有三个转动自由度，因此，在第五转动副51驱动下，动平台2绕第五转动副51转动。由于第五转动副51、第六转动副52与第二转动副35的轴线汇交于一点，并且第五转动副51的轴线与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.02.18 CN 201110040748.01.ー种用于虚轴机床和机器人的三转动并联机构，包括静平台、动平台以及连接在静平台与动平台之间的第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链；其特征在于 所述的第一运动支链包括顺序相连的第一万向铰链、第一移动副、第一转动副、第一连接杆和第二转动副；第一万向铰链还与静平台相连，第二转动副还与动平台相连； 所述的第二运动支链包括顺序相连的第三转动副、第二万向铰链、第二移动副和第四转动副；第三转动副还与静平台相连，第四转动副还与动平台相连； 所述的第三运动支链包括顺序相连的第五转动副、第六转动副和第二连接杆；第五转动副还与静平台相连，第二连接杆还与第一连接杆相连； 所述的第一万向铰链的第一转动轴的轴线、第二万向铰链的第一转动轴的轴线、第二转动副的轴线、第三转动副的轴线、第五转动副的轴线和第六转动副的轴线汇交于一点，该点位于第二转动副的轴上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，蒲永红，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：