空间少自由度并联机器人机构制造技术

一种空间少自由度并联机器人机构，它包括上平台（９）、下平台（１）、３组相同的可伸缩支杆（３）、（４）、（５）、５个运动副（６）、（７）、（８）、（２）、（１０）和１个固定联接（１１），其特征在于三自由度并联机器人机构的５个运动副（６）、（７）、（８）、（２）、（１０）和１个固定联接（１１）分别位于上平台（９）和下平台（１）的两个全等直角三角形的顶点上，其中与上平台（９）相连的３个运动副（６）、（７）、（８）为三自由度球面副，与下平台（１）相连的２个运动副分别为万向节（２）和转动副（１０），而直角三角形直角顶点处为固定联接（１１）。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种空间少自由度并联机器人机构，属于机器人和实验装置领域。它包括上、下2个平台和3个分支机构，通过改变运动副的平面布局和类型来实现三个(2个转动、1个移动)或四个(2个转动、2个移动)自由度的空间运动。在占6％的四自由度并联机器人中以实现1个转动、3个移动居多，实现2个移动、2个转动的很少。四自由度并联机器人机构少，并不意味着实际中不需要或少需要，恰恰相反，四自由度并联机器人机构在工业中也有着广泛的应用，只是人们还没找到一种把移动和转动完全分解开来实现四个自由度运动的有效途径。在实验装置中，目前以串联形式居多，而并联形式多半采用六个自由度的。但许多实验并不需要六个自由度的实验装置，三或四个自由度足够了。因此，结构合理的少自由度并联机构的开发是必要的。三自由度并联机器人机构包括上平台、下平台、3组相同的可伸缩支杆、5个运动副和1个固定联接。5个运动副和1个固定联接作为可伸缩支杆与上、下平台的连接点，分别处于2个全等的直角三角形顶点上。其中上平台上的3个运动副均为球面副，下平台上的2个运动副中1个为转动副，另1个为二自由度万向节(亦称虎克铰)，而直角三角形直角顶点处为固定联接。故上平台可通过3个可伸缩支杆的移动实现分别绕上平台直角三角形两个直角边的转动和沿铅垂方向的移动。将上述三自由度并联机器人机构的下平台上的直角三角形的直角顶点处的固定联接改换成转动副，则该并联机器人机构的自由度数可增为四，上平台可借助3组可伸缩支杆的轴向伸缩和绕下平台直角顶点处转动副的转动实现分别绕上平台直角三角形两个直角边的转动，沿其中一个直角边和铅垂方向移动的四个自由度的空间运动。上述下平台直角顶点处转动副绕一个直角边的转动可由在该处加装的摇摆式液压马达或类似动力头实现，或在连接上、下平台直角顶点处的可伸缩支杆上再加装一个两端铰接的可伸缩支杆，且通过它的伸缩来实现。上述三或四自由度并联机器人机构驱动方便，结构简单，刚度大，精度高，反应速度快，正、反解简单，易于在线控制和实际应用。如附图说明图1所示的一种三自由度并联机器人机构，它包括上平台(9)、下平台(1)、3组相同的可伸缩支杆(3)、(4)、(5)、5个运动副(6)、(7)、(8)、(2)、(10)和1个固定联接(11)。5个运动副(6)、(7)、(8)、(2)、(10)和1个固定联接(11)作为可伸缩支杆(3)、(4)、(5)与上平台(9)和下平台(1)的连接点分别处于2个全等的直角三角形顶点上。其中上平台(9)上的3个运动副(6)、(7)、(8)为三自由度球面副，下平台(1)上的2个运动副(2)为二自由度万向节，(10)为单自由度转动副，直角三角形直角顶点处为固定联接(11)。借助可伸缩支杆(3)、(4)、(5)的伸缩，并联机器人机构的上平台(9)可做绕其两个直角边，即x轴和y轴的转动以及沿铅垂方向，即z轴的移动。将上述三自由度并联机器人机构中下平台(1)直角顶点处的固定联接(11)改换成单自由度转动副(11′)，如图2所示，即为四自由度并联机器人机构。借助可伸缩支杆(3)、(4)、(5)的伸缩和可伸缩支杆(3)下端转动副(11′)绕销轴的转动，如在此处加装摇摆式液压马达或类似的动力头等，可实现上平台(9)绕x轴、y轴转动及沿x轴、z轴移动的四自由度空间运动。当然亦可如图3所示，在连接上平台(9)和下平台(1)直角顶点的可伸缩支杆(3)上再加装一个与其和下平台(1)用转动副(12)、(14)连接的斜置可伸缩支杆(13)，于是借助4组可伸缩支杆(3)、(4)、(5)和(13)的伸缩实现上平台(9)绕x轴、y轴转动以及沿x轴、z轴移动的四自由度空间运动。本技术将三或四自由度并联机器人机构的空间转动有机地结合起来，使其具有驱动方便，结构简单，刚度大，精度高，反应速度快，正、反解简单，易于在线控制和实际应用。权利要求1.一种空间少自由度并联机器人机构，它包括上平台(9)、下平台(1)、3组相同的可伸缩支杆(3)、(4)、(5)、5个运动副(6)、(7)、(8)、(2)、(10)和1个固定联接(11)，其特征在于三自由度并联机器人机构的5个运动副(6)、(7)、(8)、(2)、(10)和1个固定联接(11)分别位于上平台(9)和下平台(1)的两个全等直角三角形的顶点上，其中与上平台(9)相连的3个运动副(6)、(7)、(8)为三自由度球面副，与下平台(1)相连的2个运动副分别为万向节(2)和转动副(10)，而直角三角形直角顶点处为固定联接(11)。2.如权利要求1所述的空间少自由度并联机器人机构，其特征在于四自由度并联机器人机构是将权利要求1中所述的三自由度并联机器人机构中的下平台(1)直角三角形直角顶点处的固定联接(11)改换成转动副(11′)。专利摘要一种空间少自由度并联机器人机构，属于机器人和实验装置领域。它包括上、下两个平台和连接两个平台的3组分支机构。两个平台上的运动副配置在全等的直角三角形顶点上，从而实现三或四个自由度的空间运动。其驱动方式可采用转动下平台上的转动副或在一个分支机构上加装可伸缩的移动副来实现。本技术将三或四自由度并联机器人机构的空间转动和移动分离开来，使其具有驱动方便，结构简单，刚度大，精度高，反应速度快，正反解简单，易于在线控制和实际应用等诸多优点。文档编号B25J9/08GK2559457SQ0224762公开日2003年7月9日 申请日期2002年8月9日 优先权日2002年8月9日专利技术者姜广文, 汪滨琪 申请人:哈尔滨工程大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜广文，汪滨琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：实用新型
国别省市：