专利名称：具有远架三杆的空间三平动自由度并联机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种具有远架三杆的空间三平动自由度并联机 构的机器人。
背景技术：
美国专利US4976572 (或W07703527、EP0250470、CH672079、EP0250470、 JP63501760T) 公开了一种空间对称三平动并联机构，包括三条主动支链，每条支链包括近架杆和远架 杆两部分。此类机构远架杆的形式分为两种， 一种为单杆形式，杆的两端通过虎克铰分 别与近架杆和动平台连接； 一种为双杆构成的平行四边形，每根杆两端通过球铰链分别 与近架杆和动平台连接，其中近架杆一端相对于固定机架仅具有一个移动或转动自由度， 另一端通过球铰与远架杆的一端连接，从而限制动平台相对于固定机架的三个回转自由 度。采用这种构型的机构整机刚度较差，只适用于轻小物体的搬运。发明内容本发明的目的正是为了克服上述现有技术中的不足，提供一种机构刚度高，可以搬 运重物的具有远架三杆的空间三平动自由度并联机构。本发明是通过下述技术方案予以实现的 一种具有远架三杆的空间三平动自由度并 联机构，包括固定架、动平台以及分别对称均匀设置在所述的固定架与动平台之间的三 条结构相同的支链；所述支链包括固接于固定架的驱动装置，所述驱动装置的输出端连接有近架杆，所述近架杆连接有与所述动平台相连接的远架杆，其特征是，所述远架杆 包括平行设置的第一远架侧杆、第二远架侧杆和远架中杆，所述第一远架侧杆、第二远架侧杆平行对称设置在所述远架中杆的两侧且其轴线与远架中杆的轴线平行；所述近架 杆的末端设置有销轴I ，所述销轴I的轴线与近架杆的回转轴线平行；所述动平台上设 置有与所述销轴I平行对应的销轴II，所述远架中杆两端分别通过虎克铰与所述销轴I 中部和所述销轴II中部连接，所述远架侧杆两端分别通过球铰与所述销轴I端部和所述 销轴II端部连接。所述的驱动装置采用伺服电机一减速器结构。所述的驱动装置采用扭矩电机驱动结构。所述的驱动装置采用直线电机驱动结构。本发明的有益效果是采用远架中杆两侧增加虚约束第一远架侧杆、第二远架侧杆， 来增大该并联机构的刚度；远架中杆和远架侧杆组成互消隙结构。本发明利用两根两端 带有球铰的第一远架侧杆、第二远架侧杆与一根两端带有虎克铰的远架中杆来连接近架 杆和动平台的结构形式，限制动平台的三个回转自由度，使动平台相对固定架仅具有空 间三个平动自由度。
图l为本发明的结构示意图；图2为本发明的一条支链结构示意图； 图3为图2的I部放大图；图4为图2的n部放大图。附图标记1、固定架，2、驱动装置，3、近架杆，4、远架中杆，5、第一远架侧 杆，6、第二远架侧杆，8、动平台，4a、销轴I， 4b、销轴II。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述如图1至图4所示， 一种具有远架三杆的空间三平动自由度并联机构，由固定架l、 动平台8和分别设置在所述的固定架1和动平台8之间的三条结构相同的支链构成；所 述的三条支链之一的构成方式是支链分别由驱动装置2、近架杆3、远架中杆4和对称设置在远架中杆4两侧的第一远架侧杆5、第二远架侧杆6构成。所述支链与所述的固定架1和动平台8的连接方式是所述的驱动装置2固定设置在固定架1上；所述近架杆3的一端连接所述驱动装置2的输出端，另一端安装有销轴l4a;销轴4a的两端分别设置 球铰，中部设置虎克铰，销轴I4a的轴线与近架杆3的回转轴线平行；所述动平台上安 装有销轴II4b，其轴线与销轴I 4a的轴线平行，销轴Il4b的两端分别设置球铰，中部设 置虎克铰；所述远架中杆4两端分别通过虎克铰与销轴l4a，销轴II4b中部的虎克铰连 接，所述第一远架侧杆5、第二远架侧杆6的两端分别通过球铰与销轴I 4a，销轴II4b 两端的球铰连接；单条支链中所述的第一远架侧杆5、第二远架侧杆6对称设置在远架中 杆4的两侧，且第一远架侧杆5、第二远架侧杆6的轴线与远架中杆4的轴线平行。所述 的驱动装置2与固定架1的固定连接，可使其输出端为与其连接的近架杆3提供一个移 动或转动自由度；所述的远架中杆4和第一远架侧杆5、第二远架侧杆6，可以限制动平 台8的三个回转自由度。本实施例中，驱动装置2采用了伺服电机一减速器的结构形式，为与其连接的近架 杆3提供一个转动自由度，为了达到同样目的，还可以采用扭矩电机驱动，为与其连接 的近架杆3提供一个转动自由度。在某种应用状况下，也可以采用直线电机的驱动方式， 为与其连接的近架杆3提供一个移动自由度。当然，在具体实施时，采用其它任意一种 可实现相同运动功能的结构形式作为驱动方式都是可以的。本发明与现有技术的具有远架三杆的空间三平动自由度并联机构相比，其不同点在 于远架中杆两侧增加虚约束，即第一远架侧杆和第二远架侧杆，来增大具有远架三杆 的空间三平动自由度并联机构的刚度；远架中杆和远架侧杆组成互消隙结构。本发明利用两根两端带有球铰的远架侧杆5、 6与一根两端带有虎克铰的远架中杆来 连接近架杆和动平台的结构形式，限制动平台8的三个回转自由度，使动平台8相对固 定架1仅具有空间三个平动自由度。以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通 技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的固定架布局、 驱动装置以及铰链连接方式不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施 例，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种具有远架三杆的空间三平动自由度并联机构，包括固定架、动平台以及分别对称均匀设置在所述的固定架与动平台之间的三条结构相同的支链；所述支链包括固接于固定架的驱动装置，所述驱动装置的输出端连接有近架杆，所述近架杆连接有与所述动平台相连接的远架杆，其特征是，所述远架杆包括平行设置的第一远架侧杆、第二远架侧杆和远架中杆，所述第一远架侧杆、第二远架侧杆平行对称设置在所述远架中杆的两侧且其轴线与远架中杆的轴线平行；所述近架杆的末端设置有销轴I，所述销轴I的轴线与近架杆的回转轴线平行；所述动平台上设置有与所述销轴I平行对应的销轴II，所述远架中杆两端分别通过虎克铰与所述销轴I中部和所述销轴II中部连接，所述远架侧杆两端分别通过球铰与所述销轴I端部和所述销轴II端部连接。
2. 根据权利要求l所述的具有远架双杆的空间三平动自由度并联机构，其特征是，所述的驱动装置采用伺服电机一减速器结构。
3. 根据权利要求l所述的具有远架双杆的空间三平动自由度并联机构，其特征是， 所述的驱动装置采用扭矩电机驱动结构。
4. 根据权利要求l所述的具有远架双杆的空间三平动自由度并联机构，其特征是， 所述的驱动装置采用直线电机驱动结构。
全文摘要
本发明公开了一种具有远架三杆的空间三平动自由度并联机构，远架杆包括平行设置的第一远架侧杆、第二远架侧杆和远架中杆，所述第一远架侧杆、第二远架侧杆平行对称设置在所述远架中杆的两侧且其轴线与远架中杆的轴线平行；所述近架杆的末端设置有销轴I，所述销轴I的轴线与近架杆的回转轴线平行；所述动平台上设置有与所述销轴I平行对应的销轴II，所述远架中杆两端分别通过虎克铰与所述销轴I中部和所述销轴II中部连接，所述远架侧杆两端分别通过球铰与所述销轴I端部和所述销轴II端部连接。本发明采用远架中杆两侧增加虚约束第一远架侧杆、第二远架侧杆，来增大具有远架三杆的空间三平动自由度并联机构的刚度；远架中杆和远架侧杆组成互消隙结构。
文档编号B25J9/16GK101244557SQ200810052558
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月28日 优先权日2008年3月28日
发明者刘海涛, 张利敏, 梅江平, 赵学满, 田 黄 申请人:天津大学