含平面双驱动分支和SP驱动分支三自由度并联机构的制作方法

本发明涉及一种机器人技术领域，具体的，涉及一种含平面双驱动分支和sp驱动分支三自由度并联机构。

背景技术：

自1938年首次提出并联机器人以来，因其具较大刚度、较强的承载能力、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等特点，广泛应用于社会的各个领域。目前，常见的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并联机构，而其中三自由度并联机构是研究最多、应用最广的一类少自由度并联机构，它按动平台自由度的类型可以分为四类：3转动并联机构、2转动1移动并联机构、1转动2移动并联机构、3移动并联机构。

近20年来三自由度并联机构一直成为国内外机器人领域研究的热点和前沿。目前瑞典的(含up被动分支)3sps+up型，德国的(含4u平行子链)delta型，tsai的三平动3upu型，hunt的3rps型，黄田的2sps+up型和3prs型等一些三自由度并联机构已成功用于制造并联机床、医疗设备、微机电设备、多维力并联传感器等。近年来有关三自由度并联机构的中国授权发明专利如下：cn101844307a公布了一种驱动冗余三自由度并联机构；cn102069393a公布了用于虚轴机床和机器人的三自由度并联机构；cn102366896a公布了一种具有两条垂直交错转轴的三自由度并联机构；cn102380771a公布了高刚度冗余驱动三自由度并联机构；cn102366896b公布了具有两条垂直交错转轴的三自由度并联机构。以上公布的机构包括三个驱动分支，无中间被动分支。

上述三自由度并联机构各具特色，但如何使其结构更简单，工作空间更大，承载力更高，精度更高一直是机器人机构学者们努力的方向。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种含平面双驱动分支和sp驱动分支三自由度并联机构，其结构更简单，工作空间更大，且承载力更高。

本发明是这样实现的：

一种含平面双驱动分支和sp驱动分支三自由度并联机构，其包括动台、机座、r+2rpr+r型双驱动平面分支和sp型直线驱动分支，所述r+2rpr+r型双驱动平面分支和sp型直线驱动分支并联的位于所述动台和机座之间，所述r+2rpr+r型双驱动平面分支包括上横轴、下横轴和两个rpr型直线电动缸，所述上横轴、下横轴两端都设有与轴线正交的相互平行的通孔，所述上横轴中部与所述动台转动副联接，所述下横轴中部与所述机座转动副联接，两个所述rpr型直线电动缸位于所述上横轴和下横轴之间，两个所述rpr型直线电动缸的两端分别与所述上横轴、下横轴的两端转动副联接，其四个转动副相互平行，所述sp型直线驱动分支包括圆柱缸、直线驱动器和圆柱杆，所述直线驱动器的两端分别与所述圆柱缸和所述圆柱杆同轴联接，所述圆柱杆的端部与所述机座球副联接，所述圆柱缸与所述动台垂直固定。

优选地，所述动台上设有凸台通孔，所述凸台通孔与所述圆柱缸相对设置，所述上横轴中部能转动的套设在所述凸台通孔内。

优选地，所述机座上设有凸台通孔和球座，所述凸台通孔和球座相对设置，所述下横轴中部能转动的套设在所述机座的凸台通孔内，所述圆柱杆与所述球座球副联接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用动台、机座、平面分支和sp型直线驱动分支构造三自由度并联机构，其拓扑图与已有的三自由度并联机构的拓扑图非同构，本发明拓扑图所得机构与已有三自由度并联机构有本质区别：本发明机构拓扑图包括2个三副杆、12个两副杆、1个r+2rpr+r型平面双驱动分支和1个sp型直线驱动分支。2个三副杆分别对应上横轴和下横轴，

r+2rpr+r型平面双驱动支链含8个两副杆，sp直线驱动分支含4个两副杆，结构更简单，工作空间更大，承载力更高。

(2)r+2rpr+r型平面双驱动分支中的运动副都是转动副和移动副，具有承载拉和压力大的优势，通过预紧容易消除转动副间隙，提高运动精度。sp型直线驱动分支能有效消除并联机构的结构耦合导致的自微动。

(3)本发明的含平面双驱动分支和sp驱动分支三自由度并联机构的结构呈平面对称结构，适合构造平面对称并联装备。整体结构简单，承载力大、刚度高，动台灵活性好，工作空间大。

附图说明

图1为本发明的含平面双驱动分支和sp驱动分支三自由度并联机构的结构示意图。

图2为本发明的机构拓扑图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和性能方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

如图1所示，一种含平面双驱动分支和sp驱动分支三自由度并联机构，其包括动台2、机座1、r+2rpr+r型双驱动平面分支和sp型直线驱动分支，r+2rpr+r型双驱动平面分支和sp型直线驱动分支并联的位于动台2和机座1之间，r+2rpr+r型双驱动平面分支包括上横轴6、下横轴3和两个rpr型直线电动缸4、5，上横轴6与动台2转动联接，下横轴3与机座1转动联接，两个rpr型直线驱动器并联的位于上横轴6与下横轴3之间，两个rpr型直线电动缸4、5两端分别与上横轴、下横轴两端转动副联接，其四个转动副相互平行，sp型直线驱动分支7包括圆柱缸、直线驱动器和圆柱杆，直线驱动器的两端分别与圆柱缸和圆柱杆同轴连接，圆柱杆的端部与机座1球副联接，圆柱缸与动台2垂直固定。

优选地，动台2上设有凸台通孔，凸台通孔与圆柱缸相对设置，上横轴6中部能转动的套设在动台的凸台通孔内。

优选地，机座1上设有凸台通孔和球座，凸台通孔和球座相对设置，下横轴3中部能转动的套设在机座的凸台通孔内，圆柱杆与球座球副联接。

在本实施例中，如图1所示，本发明是双驱动平面分支和sp驱动分支三自由度并联机构，包括动台1、机座2、1个r+2rpr+r型双驱动平面分支和1个sp型直线驱动分支7，r+2rpr+r型双驱动平面分支包括上横轴6、下横轴3、左rpr型直线电动缸4和右rpr型直线直线电动缸5，上横轴6和下横轴3的两端均设有与横轴轴线正交的通孔，且通孔间相互平行，左、右rpr型直线电动缸两端通孔分别与上横轴、下横轴的两端通孔用销轴转动联接；动台2一端设有凸台通孔，凸台通孔与圆柱缸相对设置；机座1一端设有凸台通孔，机座另一端设有球座，凸台通孔与球座相对设置；sp型直线驱动分支7包括圆柱缸、直线驱动器和圆柱杆，圆柱缸垂直动台2与动台固定；直线驱动器两端分别与圆柱缸和圆柱杆同轴连接，圆柱杆的另一端与机座的球座球副联接；上横轴6的中部与动台的凸台通孔转动联接，下横轴3的中部与机座的凸台通孔11转动联接。动台与不同执行装置连接，可以构造不同并联装备。

如图2所示，本发明的r+2rpr+r型双直线驱动平面分支为转动副+2转动副/移动副/转动副+转动副型双直线驱动平面分支，sp型直线驱动分支为球副/移动副型直线驱动分支，采用动台、机座、平面分支和sp型直线驱动分支构造三自由度并联机构，其拓扑图与已有的三自由度并联机构的拓扑图非同构，本发明拓扑图所得机构与已有三自由度并联机构有本质区别：本发明机构拓扑图包括2个三副杆、12个两副杆、1个r+2rpr+r型平面双驱动分支和1个sp型直线驱动分支。2个三副杆分别对应上横轴和下横轴，r+2rpr+r型平面双驱动支链含8个两副杆，sp直线驱动分支含4个两副杆，结构更简单，工作空间更大，承载力更高。

而且，本发明的r+2rpr+r型平面双驱动分支中的运动副都是转动副和移动副，具有承载拉和压力大的优势，通过预紧容易消除转动副间隙，提高运动精度。sp型直线驱动分支能有效消除并联机构的结构耦合导致的自微动。

本发明的含平面双驱动分支和sp驱动分支三自由度并联机构的结构呈平面对称结构，适合构造平面对称并联装备。整体结构简单，承载力大、刚度高，动台灵活性好，工作空间大。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。