专利名称：一种含5r闭环子链的六自由度并联机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人领域，特别是一种含5R闭环子链的六自由度并联机构。
背景技术：
并联机构是一种动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的机构，具有精度较高、结构紧凑、刚度高、承载能力大强等优点，在运动模拟器、并联机床、微操作机器人、抓取机器人等方面取得了较好的应用。但现有的并联机构基本都是分支不含闭环的，对于自由度数大于支链数的并联机构，有些支链必须设置两个或两个以上的原动件，这就不得不将电机安装在支链的关节处，从而导致机构刚性差、惯量大、关节误差累积等问题，机构动力学性能较差，控制困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含5R闭环子链的六自由度并联机构，解决传统自由度数大于支链数的并联机构刚性差、惯量大、关节误差累积等问题。本发明通过以下技术方案达到上述目的一种含5R闭环子链的六自由度并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链、第三五杆机构闭环子链和执行机构子链。所述第一五杆机构闭环子链由第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆及机架连接而成，第一主动杆一端通过第一转动副连接到机架上，第一主动杆另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第三转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第四转动副与第二主动杆连接，第二主动杆另一端通过第五转动副与机架连接，第一主动杆和第二主动杆运动带动第一连杆和第二连杆运动可控制第一转台在第一五杆机构闭环子链所在平面内的运动。所述第二五杆机构闭环子链由第三主动杆、第四主动杆、第三连杆、第四连杆及机架连接而成，第三主动杆一端通过第六转动副连接到机架上，第三主动杆另一端通过第七转动副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第八转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第九转动副与第四主动杆连接，第四主动杆另一端通过第十转动副与机架连接，第三主动杆和第四主动杆运动带动第三连杆和第四连杆运动可控制第二转台在第二五杆机构闭环子链所在平面内的运动。所述第三五杆机构闭环子链由第五主动杆、第六主动杆、第五连杆、第六连杆及机架连接而成，第五主动杆一端通过第十一转动副连接到机架上，第五主动杆另一端通过第十二转动副与第五连杆连接，第五连杆另一端通过第十三转动副与第六连杆连接，第六连杆另一端通过第十四转动副与第六主动杆连接，第六主动杆另一端通过第十五转动副与机架连接，第五主动杆和第六主动杆运动带动第五连杆和第六连杆运动可控制第三转台在第三五杆机构闭环子链所在平面内的运动。所述执行机构子链由第一转台、第二转台、第三转台、第七连杆、第八连杆、第九连杆、第一虎克铰、第二虎克铰、第三虎克铰及动平台连接而成，第一转台通过第三转动副与第一连杆连接，第一转台通过第十六转动副与第七连杆连接，第七连杆另一端通过第十七转动副与第一虎克铰连接，第一虎克铰通过第十八转动副与动平台连接，第二转台通过第八转动副与第三连杆连接，第二转台通过第十九转动副与第八连杆连接，第八连杆另一端通过第二十转动副与第二虎克铰连接，第二虎克铰通过第二十一转动副与动平台连接，第三转台通过第十三转动副与第五连杆连接，第三转台通过第二十二转动副与第九连杆连接，第九连杆另一端通过第二十三转动副与第三虎克铰连接，第三虎克铰通过第二十四转动副与动平台连接，第一转台、第二转台和第三转台在各自的运动空间的运动可实现动平台的空间六自由度运动。
本发明的突出优点在于1、驱动电机均安装在机架上，杆件都可以做成轻杆，有效降低机构重量，机构刚性好、惯量小，动力学性能好；2、通过三个对称结构的闭环子链控制动平台运动输出，机构运动学正、逆问题求解容易，控制方便；3、通过在动平台上安装各种不同用途的末端执行器，本机构可应用到抓取、搬运、 码垛、装配、切割等领域。
图1为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第一结构示意图。图2为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第二结构示意图。图3为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第三结构示意图。图4为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第四结构示意图。图5为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第一工作示意图。图6为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第二工作示意图。图7为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第三工作示意图。图8为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第四工作示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。对照图1、图2、图3和图4，一种含5R闭环子链的六自由度并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链、第三五杆机构闭环子链和执行机构子链。所述第一五杆机构闭环子链由第一主动杆8、第二主动杆6、第一连杆5、第二连杆 3及机架1连接而成，第一主动杆8 一端通过第一转动副10连接到机架1上，第一主动杆8 另一端通过第二转动副9与第一连杆5连接，第一连杆5另一端通过第三转动副38与第二连杆3连接，第二连杆3另一端通过第四转动副2与第二主动杆6连接，第二主动杆6另一端通过第五转动副7与机架1连接，第一主动杆8和第二主动杆6运动带动第一连杆5和第二连杆3运动可实现对第一转台4在第一五杆机构闭环子链所在平面的运动空间内精确定位。所述第二五杆机构闭环子链由第三主动杆19、第四主动杆12、第三连杆17、第四连杆14及机架1连接而成，第三主动杆19 一端通过第六转动副18连接到机架1上，第三主动杆19另一端通过第七转动副20与第三连杆17连接，第三连杆17另一端通过第八转动副40与第四连杆14连接，第四连杆14另一端通过第九转动副13与第四主动杆12连接，第四主动杆12另一端通过第十转动副11与机架1连接，第三主动杆19和第四主动杆 12运动带动第三连杆17和第四连杆14运动可实现对第二转台16在第二五杆机构闭环子链所在平面的运动空间内精确定位。 所述第三五杆机构闭环子链由第五主动杆31、第六主动杆28、第五连杆33、第六连杆36及机架1连接而成，第五主动杆31 —端通过第十一转动副30连接到机架1上，第五主动杆31另一端通过第十二转动副37与第五连杆33连接，第五连杆33另一端通过第十三转动副39与第六连杆36连接，第六连杆36另一端通过第十四转动副37与第六主动杆28连接，第六主动杆28另一端通过第十五转动副29与机架1连接，第五主动杆31和第六主动杆28运动带动第五连杆33和第六连杆36运动可实现对第三转台34在第三五杆机构闭环子链所在平面的运动空间内精确定位。所述执行机构子链由第一转台4、第二转台16、第三转台34、第七连杆21、第八连杆22、第九连杆27、第一虎克铰23、第二虎克铰44、第三虎克铰41及动平台26连接而成， 第一转台4通过第三转动副38与第一连杆5连接，第一转台4通过第十六转动副47与第七连杆21连接，第七连杆21另一端通过第十七转动副25与第一虎克铰23连接，第一虎克铰23通过第十八转动副24与动平台26连接，第二转台16通过第八转动副40与第三连杆 17连接，第二转台16通过第十九转动副15与第八连杆22连接，第八连杆22另一端通过第二十转动副45与第二虎克铰44连接，第二虎克铰44通过第二十一转动副46与动平台26 连接，第三转台34通过第十三转动副39与第五连杆33连接，第三转台34通过第二十二转动副35与第九连杆27连接，第九连杆27另一端通过第二十三转动副42与第三虎克铰41 连接，第三虎克铰41通过第二十四转动副43与动平台26连接。对照图5、图6、图7和图8，第一转台4、第二转台16和第三转台34在各自的运动平面的运动，可实现动平台26三平动三转动的空间六自由度运动输出。
权利要求
1. 一种含5R闭环子链的六自由度并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链、第三五杆机构闭环子链和执行机构子链，其结构和连接方式为所述第一五杆机构闭环子链由第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆及机架连接而成，第一主动杆一端通过第一转动副连接到机架上，第一主动杆另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第三转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第四转动副与第二主动杆连接，第二主动杆另一端通过第五转动副与机架连接，所述第二五杆机构闭环子链由第三主动杆、第四主动杆、第三连杆、第四连杆及机架连接而成，第三主动杆一端通过第六转动副连接到机架上，第三主动杆另一端通过第七转动副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第八转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第九转动副与第四主动杆连接，第四主动杆另一端通过第十转动副与机架连接，所述第三五杆机构闭环子链由第五主动杆、第六主动杆、第五连杆、第六连杆及机架连接而成，第五主动杆一端通过第十一转动副连接到机架上，第五主动杆另一端通过第十二转动副与第五连杆连接，第五连杆另一端通过第十三转动副与第六连杆连接，第六连杆另一端通过第十四转动副与第六主动杆连接，第六主动杆另一端通过第十五转动副与机架连接，所述执行机构子链由第一转台、第二转台、第三转台、第七连杆、第八连杆、第九连杆、 第一虎克铰、第二虎克铰、第三虎克铰及动平台连接而成，第一转台通过第三转动副与第一连杆连接，第一转台通过第十六转动副与第七连杆连接，第七连杆另一端通过第十七转动副与第一虎克铰连接，第一虎克铰通过第十八转动副与动平台连接，第二转台通过第八转动副与第三连杆连接，第二转台通过第十九转动副与第八连杆连接，第八连杆另一端通过第二十转动副与第二虎克铰连接，第二虎克铰通过第二十一转动副与动平台连接，第三转台通过第十三转动副与第五连杆连接，第三转台通过第二十二转动副与第九连杆连接，第九连杆另一端通过第二十三转动副与第三虎克铰连接，第三虎克铰通过第二十四转动副与动平台连接。
全文摘要
一种含5R闭环子链的六自由度并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链、第三五杆机构闭环子链以及执行机构子链。所述第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链和第三五杆机构闭环子链在同一平面内，第一五杆机构闭环子链可控制第一转台运动，第二五杆机构闭环子链可控制第二转台运动，第三五杆机构闭环子链可控制第三转台运动，第一转台、第二转台和第三转台的运动可实现动平台的空间运动。本发明通过三个对称结构的闭环子链控制动平台六自由度的运动输出，机构运动学正、逆问题求解容易，控制方便，且驱动电机均安装在机架上，杆件都可以做成轻杆，有效降低机构重量，机构刚性好、惯量小，动力学性能好。
文档编号B25J9/08GK102350698SQ201110283400
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者潘宇晨, 王红州, 蔡敢为 申请人:广西大学