专利名称：一种平面极坐标两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技术领域的两自由度并联机构，特别是关于一种平面极坐 标两自由度并联机构。
背景技术：
并联机构是指由多个并行运动链构成的闭环运动系统，机构具有两个以上自由 度，通过并联方式驱动。并联机构具有载荷重量比大，累积误差小，精度高，易于将电机置 于基座上，减轻运动载荷，运动速度高，逆运动学求解方便等优点。近年来，由于少自由度并 联机构具有结构简单，设计、制造、控制成本较低等优点，已经被用于医用外科设备、运动模 拟、机械制造、自动化装配、精密加工测量、微电子制造等领域。现在平面少自由度并联机构已经有了一些选择，比如专利号为 CN200310112572.0的发明专利，公开了一种二自由度平面并联机器人机构，其可以实现运 动平台在平面内沿水平和竖直方向的平移运动。但是在一些需要极坐标操作的场合，上述 机构的应用存在一些限制比如1、需要在运动平台的运动上增加旋转才能转换成极坐标 下的运动，增加了系统的复杂度，降低了精度；2、工作空间利用率低等等。而在现有技术中， 基于极坐标的平面少自由度并联机构还不多。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种易于实现平面内的两自由度高速、高精 度运动，且该运动易于通过固定平台上的极坐标系表示的平面极坐标两自由度并联机构。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种平面极坐标两自由度并联机构， 其特征在于它包括一固定平台，所述固定平台两端分别固定连接一摆动电机，两所述摆 动电机的输出轴上分别固定连接一第一杆件，两所述第一杆件的另一端分别连接一第二杆 件，两所述第二杆件的另一端分别连接在同一运动平台的两端，所述固定平台中部铰接有 一连杆，所述运动平台的中部固定连接一滑套，所述连杆的另一端穿设在所述滑套内。每一所述第一杆件与每一所述第二杆件通过铰接连接。每一所述第一杆件穿设在一杆件滑套内，每一所述杆件滑套固定连接在每一所述 第二杆件的端部。一所述第一杆件通过铰链与一所述第二杆件连接，另一所述第一杆件穿设在一杆 件滑套内，所述杆件滑套固定连接在另一所述第二杆件的端部。每一所述第二杆件与所述运动平台的一端通过铰链连接。每一所述第二杆件穿设在一运动平台滑套内，两所述运动平台滑套固定连接在所 述运动平台的两端。一所述第二杆件与所述运动平台的一端通过铰链连接，另一所述第二杆件穿设在 一运动平台滑套内，所述运动平台滑套固定连接在所述运动平台的另一端。对应位置设置的两所述第一杆件的长度相同或相异。
对应位置设置的两所述第二杆件的长度相同或相异。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于在闭环运动链的 基础上利用连杆限制运动平台的取向，因此可以实现在极坐标系下的两自由度运动。2、本 发明由于将驱动电机设置在固定平台上，使运动平台质量较小，因此运动载荷重量比大，速 度快，精度高，累积误差小。3、本发明由于采用杆件作为运动部件，因此结构简单，成本低。 本发明可以广泛用于各种需要实现平面极坐标两自由度运动场合。
图1是本发明结构示意2是本发明实施例2结构示意3是本发明实施例3结构示意4是本发明实施例4结构示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。实施例1 如图1所示，本发明包括一固定平台1，固定平台1两端分别固定连接一摆动电机 2，两摆动电机2的输出轴上分别固定连接一第一杆件3，两第一杆件3的另一端分别通过 一铰链4连接一第二杆件5，两第二杆件5的另一端分别通过一铰链6连接同一运动平台7 的两端，在固定平台1中部铰接有一连杆8，在运动平台7的中部固定连接有一滑套9，连杆 8的另一端穿设在滑套9内，进而组成一个平面极坐标两自由度并联机构的闭环运动链。本实施例操作时，具有相同或转速不同的两摆动电机2分别带动一第一杆件3转 动，两第二杆件5的一端在各自铰链4的作用下随两第一杆件3转动的同时相对于两第一 杆件3转动，运动平台7在两第二杆件5和连杆8的共同作用下，随连杆8摆动的同时沿着 连杆8轴线上、下移动，即运动平台7输出平面极坐标运动。实施例2 如图2所示，本实施例与实施例1的区别是将每一个第一杆件3与第二杆件5之 间的铰链4换成一杆件滑套10，每一杆件滑套10的外壁固定连接在一第二杆件5的一端， 每一第一杆件3穿设在一相应的杆件滑套10内。本实施例操作时，具有相同或不同转速的两摆动电机2分别带动一第一杆件3转 动，两第二杆件5的一端在杆件滑套10的作用下随两第一杆件3转动的同时沿两第一杆件 3轴线上、下移动，运动平台7在两第二杆件5和连杆8的共同作用下，随连杆8摆动的同时 沿着连杆8轴线上、下移动，即运动平台7输出平面极坐标运动。实施例3 如图3所示，本实施例与实施例1和实施例2均不同，不同之处是两第一杆件与第 二杆件之间，一个采用铰链4连接，一个采用杆件滑套10连接。本实施例操作时，连接铰链4 一侧的第二杆件5的运动与实施例1相同，连接杆件 滑套10 —侧的第二杆件5的运动与实施例2相同，运动平台7在两第二杆件5和连杆8的 共同作用下，随连杆8摆动的同时沿着连杆8轴线上、下移动，即运动平台7输出平面极坐标运动。实施例4 如图4所示，本实施例与实施例1的区别是将每一个第二杆件5与运动平台7 — 端的连接，由铰链6换成运动平台滑套11，每一运动平台滑套11的外壁分别固定连接在运 动平台7的一端，每一第二杆件5穿设在一相应的运动平台滑套11内。本实施例操作时，具有相同或不同转速的两摆动电机2分别带动一第一杆件3转 动，两第二杆件5的一端在运动平台滑套11的作用下随两第一杆件3转动的同时相对于两 第一杆件3转动，运动平台7在与两第二杆件5连接的运动平台滑套11和连杆8的共同作 用下，随连杆8摆动的同时沿着连杆8轴线上、下移动，即运动平台7输出平面极坐标运动。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所 变化的，比如上述实施例2和3中第一杆件3与第二杆件4的连接方式，都可以运用在实 施例4中；又比如实施例4中两第二杆件5与运动平台7两端的连接方式也可以一端使用 铰链6，另一端使用运动平台滑套11的方式。凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同 变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于它包括一固定平台，所述固定平台两端分别固定连接一摆动电机，两所述摆动电机的输出轴上分别固定连接一第一杆件，两所述第一杆件的另一端分别连接一第二杆件，两所述第二杆件的另一端分别连接在同一运动平台的两端，所述固定平台中部铰接有一连杆，所述运动平台的中部固定连接一滑套，所述连杆的另一端穿设在所述滑套内。
2.如权利要求1所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于每一所述第 一杆件与每一所述第二杆件通过铰接连接。
3.如权利要求1所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于每一所述第 一杆件穿设在一杆件滑套内，每一所述杆件滑套固定连接在每一所述第二杆件的端部。
4.如权利要求1所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于一所述第一 杆件通过铰链与一所述第二杆件连接，另一所述第一杆件穿设在一杆件滑套内，所述杆件 滑套固定连接在另一所述第二杆件的端部。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于 每一所述第二杆件与所述运动平台的一端通过铰链连接。
6.如权要求1或2或3或4所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于 每一所述第二杆件穿设在一运动平台滑套内，两所述运动平台滑套固定连接在所述运动平 台的两端。
7.如权利要求1或2或3或4所述的一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于 一所述第二杆件与所述运动平台的一端通过铰链连接，另一所述第二杆件穿设在一运动平 台滑套内，所述运动平台滑套固定连接在所述运动平台的另一端。
8.如权利要求1或2或3或4或5或6或7任一项所述的一种平面极坐标两自由度并 联机构，其特征在于对应位置设置的两所述第一杆件的长度相同或相异。
9.如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8任一项所述的一种平面极坐标两自由 度并联机构，其特征在于对应位置设置的两所述第二杆件的长度相同或相异。
全文摘要
本发明涉及一种平面极坐标两自由度并联机构，其特征在于它包括一固定平台，所述固定平台两端分别固定连接一摆动电机，两所述摆动电机的输出轴上分别固定连接一第一杆件，两所述第一杆件的另一端分别连接一第二杆件，两所述第二杆件的另一端分别连接在同一运动平台的两端，所述固定平台中部铰接有一连杆，所述运动平台的中部固定连接一滑套，所述连杆的另一端穿设在所述滑套内。本发明在闭环运动链的基础上利用连杆限制运动平台的取向，实现了运动平台在极坐标系下的两自由度运动。本发明可以广泛用于各种平面极坐标两自由度运动场合。
文档编号B25J9/08GK101863021SQ20101019885
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者赵明国, 都东, 黄振奇 申请人:清华大学