本发明涉及一种非对称三平移空间并联机构操作手,为机器人执行器等提供一个新的三平移并联操作手。
背景技术:
并联结构的操作手已得到了工业应用,特别是实现空间三平移功能的delta操作手,已在高速抓放、定位装配、搬运、分拣、上下料等工艺上发挥了很好的作用,其代表机构有:1)delta机构:由球副和r副组成,实际操作空间较小;2)maryland机构:由r副组成,精度较高,制造易,但存在虚约束;3)3-rrc机构:机构结构较为简单,但机构存在虚约束;4)基于双虎克铰的三平移机构:3-rtt、3-tpt角台和3-upu平台机构。
但是,上述三平移机构操作手存在两大问题:1)机构耦合度不为零,即k≥1,其位置正解一般不能得到解析解而只能得到数值解;2)不具有输入-输出运动解耦特性,因此,控制及轨迹规划等方面较为复杂。
因此,要提出新的、结构简单的三平移并联机构操作手。
技术实现要素:
本发明的目的是要克服现有技术的不足,提供一个新的三平移并联机构操作手,它具有刚性好、结构简单、输入-输出运动部分解耦、耦合度为零、运动学正解具有解析式等优点。
本发明的技术方案是,一种非对称三平移空间并联机构操作手,包括静平台(0)、动平台(1)以及连接静平台(0)、动平台(1)的复杂支链i和复杂支链ii,其特征在于复杂支链i包含一个由4个转动副(re,rh,rg,rf)组成的平行四边形一,其上短边用转动副一(r33)连接动平台(1),其对边的下短边用转动副二(r32)连接驱动杆一(2)的一端,驱动杆一(2)的另一端用转动副三(r31)连接静平台(0),且转动副一(r33)、转动副二(r32)、转动副三(r31)的轴线必须平行;复杂支链ii由一个子并联机构的子动平台(b)串联两个平行轴线的转动副四(r12)、转动副五(r13)构成,且转动副五(r13)的轴线垂直于动平台(1)平面;而子并联机构包含一个含4个球副(sa,sb,sc,sd)的平行四边形二,驱动杆二(3)的一端直接与平行四边形二的下短边一(a)固定连接,驱动杆二(3)的另一端用转动副六(r11)与静平台(0)连接;驱动杆三(4)的一端与静平台(0)用转动副七(r21)连接,驱动杆三(4)的另一端用转动副八(r22)与构件一(9)的一端连接,而构件一(9)的另一端与子动平台(b)的延长端用转动副九(r23)连接,且转动副七(r21)、转动副八(r22)与转动副九(r23)的轴线平行;转动副四(r12)的轴线与转动副九(r23)的轴线垂直;静平台(0)上转动副六(r11)的轴线与转动副三(r31)不平行,但与转动副七(r21)的轴线垂直。
所述的复杂支链ii中的平行四边形二的下短边杆(a)或子动平台(b)两端的两个球副,可用轴线垂直于平行四边形二所在平面的两个转动副,及轴线与两个转动副连线重合的一个转动副的等效结构替代;其静平台(0)上的三个转动副,也可用移动副替代。
附图说明
附图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。
图1所示的并联机构可为本发明的实施例,其技术方案是这样的:一种非对称三平移空间并联机构操作手,包括静平台0、动平台1以及连接静平台0、动平台1的复杂支链i和复杂支链ii,复杂支链i包含一个由4个转动副re,rh,rg,rf组成的平行四边形一,其上短边用转动副一r33连接动平台1,其对边的下短边用转动副二r32连接驱动杆一2的一端,驱动杆一2的另一端用转动副三r31连接静平台0,且转动副一r33、转动副二r32、转动副三r31的轴线必须平行;复杂支链ii由一个子并联机构的子动平台b串联两个平行轴线的转动副四r12、转动副五r13构成,且转动副五r13的轴线垂直于动平台1的平面;而子并联机构包含一个含4个球副sa,sb,sc,sd的平行四边形二,驱动杆二3的一端直接与平行四边形二的下短边一a固定连接,驱动杆二3的另一端用转动副六r11与静平台0连接;驱动杆三4的一端与静平台0用转动副七r21连接,驱动杆三4的另一端用转动副八r22与构件一9的一端连接,而构件一9的另一端与子动平台b的延长端用转动副九r23连接,且转动副七r21、转动副八r22与转动副九r23的轴线平行;转动副四r12的轴线与转动副九r23的轴线垂直;静平台0上转动副六r11的轴线与转动副三r31垂直,与转动副七r21的轴线垂直。
当静平台0上的三个转动副r31、r11、r21驱动时,动平台1可产生沿x、y、z向的平移,并且沿z、x向的平移量仅由转动副六r11、转动副七r21决定,因此,该具有输入-输出运动部分解耦性;同时,已证明该机构的耦合度为零,因此,机构位置正解容易得到其解析式。
同时,复杂支链ii中的平行四边形二的下短边杆a或子动平台b两端的两个球副,可用轴线垂直于平行四边形二所在平面的两个转动副,及轴线与两个转动副连线重合的一个转动副的等效结构替代;其静平台0上的三个转动副,也可用移动副替代。
这类三平移并联机构操作手,结构简单,制造、装配容易,制造使用成本低。当然,静平台0上的三个转动副,可用移动副替代。