六自由度串并联机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于串并联机器人领域，特别涉及一种应用于制造、装配以及材料拾取等工况能够实现六自由度串并联机构。
【背景技术】
[0002]并联机构是由多个运动支链连接基座与运动平台并构成多闭环的机构。相对于串联机构，并联机构具有精度高、承载能力大、刚度高的优点。但并联机构的工作空间小。结合并联机构与串联机构的优点，串并联机构可提高工作空间，在制造、装配以及材料拾取等工况得到推广。现有串并联机构大多数是由串联机构末端加装并联机构构成，运动精度较低；或是由装配结构复杂的运动支链组成，控制复杂。
[0003]哈尔滨工程大学提出了一种六自由度串并联机器人(公开号为CN 103624774 A)，包括横向平移机构、安装在横向平移机构上的纵向平移机构及安装在纵向平移机构上的四自由度并联机构。横向平移机构与纵向平移机构构成串联机构，串联机构的运动精度影响末端并联机构的运动精度。
[0004]燕山大学提出了一种三移动一转动的空间串并联机构(公开号为CN103770105A)，包括左运动支链和右运动支链连接的运动平台与基座，以及连接左右运动支链的中间运动支链。中间运动支链是由三个轴线相互平行的转动副构成，装配结构复杂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述缺点，提出一种六自由度串并联机构。
[0006]本发明六自由度串并联机构，包括基座、第一运动平台、第二运动平台、三条第一运动支链及三条第二运动支链；所述三条第一运动支链分别连接于基座和第一运动平台之间，构成第一并联机构；所述三条第二运动支链分别连接于第一运动平台和第二运动平台之间，构成第二并联机构；所述的第一并联机构与第二并联机构共用第一运动平台，构成串并联机构。
[0007]所述第一运动支链，包括第一导轨、第一滑块、第一上连杆、第一中连杆及第一下连杆；第一导轨与基座固定连接，第一导轨与第一滑块移动连接，第一滑块与第一上连杆的一端转动连接，第一上连杆的另一端与第一中连杆的一端转动连接，第一中连杆的另一端与第一下连杆的一端转动连接，第一下连杆的另一端与第一运动平台转动连接。
[0008]所述第二运动支链包括第二导轨、第二滑块及第二连杆；第二导轨与第一运动平台固定连接，第二导轨与第二滑块移动连接，第二滑块与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与第二运动平台转动连接。
[0009]所述第一运动支链中第一滑块在第一导轨上的移动及第二运动支链中第二滑块在第二导轨上的移动是驱动输入。三条第一运动支链中的第一滑块在第一导轨上分别移动时，驱动第一运动平台沿垂直于基座底面方向移动及绕平行于基座底面的两个方向转动，三条第二运动支链中的第二滑块在第二导轨上分别移动时，驱动第二运动平台沿平行于第一运动平台平面的两个方向移动及绕垂直于第一运动平台平面的方向转动，从而使第二运动平台相对于基座具有六个自由度。
[0010]本发明与现有技术相比，其不同点在于:三条第一运动支链分别连接于基座和第一运动平台之间构成第一并联机构，三条第二运动支链分别连接于第一运动平台和第二运动平台之间构成第二并联机构，结构对称，装配方便准确；第一并联机构与第二并联机构共用第一运动平台构成串并联机构，充分发挥并联机构高刚度、高精度、大载荷的优点，以串联机构弥补并联机构工作空间小的缺点。
【附图说明】
[0011]图1为本发明六自由度串并联机构的结构示意图。
[0012]图2为第一运动支链的结构示意图。
[0013]图3为第一下连杆两端转动连接空间位置关系示意图。
[0014]图4为第二运动支链的结构示意图。
[0015]图中标记说明:1一基座，2—第一运动支链，3—第一运动平台，4一第二运动平台，5—第二运动支链，2-1—第一导轨，2-2—第一滑块，2-3—第一上连杆，2-4—第一中连杆，2_5—第一下连杆，5-1一第二导轨，5-2一第二滑块，5-3一第二连杆。
【具体实施方式】
[0016]结合图1至图4进一步说明本发明。
[0017]图1所示，本发明六自由度串并联机构，包括基座1、三条第一运动支链2、第一运动平台3、第二运动平台4及三条第二运动支链5。所述三条第一运动支链2分别连接于基座I和第一运动平台3之间，构成第一并联机构。所述三条第二运动支链5分别连接于第一运动平台3和第二运动平台4之间，构成第二并联机构。所述的第一并联机构与第二并联机构共用第一运动平台3，构成串并联机构。
[0018]图2所不第一运动支链，包括第一导轨2-1、第一滑块2-2、第一上连杆2_3、第一中连杆2-4及第一下连杆2-5。所述的第一导轨2-1与基座I固定连接，第一导轨2-1与第一滑块2-2移动连接，第一滑块2-2与第一上连杆2-3的一端转动连接，第一上连杆2-3的另一端与第一中连杆2-4的一端转动连接，第一中连杆2-4的另一端与第一下连杆2-5的一端转动连接，第一下连杆2-5的另一端与第一运动平台3转动连接。第一滑块2-2在第一导轨2-1上的移动方向与基座I的底面垂直，第一滑块2-2在第一导轨2-1上的移动方向与第一滑块2-2相对于第一上连杆2-3转动的轴线方向垂直，第一上连杆2-3相对于第一滑块2-2转动的轴线方向与第一上连杆2-3相对于第一中连杆2-4转动的轴线方向平行，第一中连杆2-4相对于第一上连杆2-3转动的轴线方向与第一中连杆2-4相对于第一下连杆2-5转动的轴线方向垂直，第一下连杆2-5相对于第一中连杆2-4转动的轴线与第一下连杆2-5相对于第一运动平台3转动的轴线相交于一点(见图3)，第一下连杆2-5相对于第一运动平台3转动的轴线方向与第一运动平台3的平面斜交。
[0019]图4所示第二运动支链，包括第二导轨5-1、第二滑块5-2及第二连杆5_3。所述的第二导轨5-1与第一运动平台3固定连接，第二导轨5-1与第二滑块5-2移动连接，第二滑块5-2与第二连杆5-3的一端转动连接，第二连杆5-3的另一端与第二运动平台4转动连接。第二滑块5-2在第二导轨5-1上的移动方向与第一运动平台3的平面平行，第二滑块5-2在第二导轨5-1上的移动方向与第二滑块5-2相对于第二连杆5-3转动的轴线方向垂直，第二连杆5-3相对于第二滑块5-2转动的轴线方向与第二连杆5-3相对于第二运动平台4转动的轴线方向平行，第二连杆5-3相对于第二运动平台4转动的轴线方向与第二运动平台4的平面垂直。
[0020]工作原理:所述第一运动支链2中第一滑块2-2在第一导轨2-1上的移动，以及第二运动支链5中第二滑块5-2在第二导轨5-1上的移动是驱动输入。三条第一运动支链2中的第一滑块2-2在第一导轨2-1上分别移动时，驱动第一运动平台3沿垂直于基座I底面的方向移动及绕平行于基座I底面的两个方向转动。三条第二运动支链5中的第二滑块5-2在第二导轨5-1上分别移动时，驱动第二运动平台4沿平行于第一运动平台3平面的两个方向移动及绕垂直于第一运动平台3平面的方向转动。所述第一运动平台3相对于基座I具有一维移动及两维转动、第二运动平台4相对于第一运动平台3具有二维移动及一维转动，从而使第二运动平台4相对于基座I具有六个自由度。
【主权项】
1.六自由度串并联机构，其特征在于:该机构包括基座、第一运动平台、第二运动平台、三条第一运动支链及三条第二运动支链；所述三条第一运动支链分别连接于基座和第一运动平台之间，构成第一并联机构；所述三条第二运动支链分别连接于第一运动平台和第二运动平台之间，构成第二并联机构；所述的第一并联机构与第二并联机构共用第一运动平台，构成串并联机构。2.根据权利要求1所述的六自由度串并联机构，其特征在于:所述第一运动支链，包括第一导轨、第一滑块、第一上连杆、第一中连杆及第一下连杆；第一导轨与基座固定连接，第一导轨与第一滑块移动连接，第一滑块与第一上连杆的一端转动连接，第一上连杆的另一端与第一中连杆的一端转动连接，第一中连杆的另一端与第一下连杆的一端转动连接，第一下连杆的另一端与第一运动平台转动连接；所述第二运动支链包括第二导轨、第二滑块及第二连杆；第二导轨与第一运动平台固定连接，第二导轨与第二滑块移动连接，第二滑块与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与第二运动平台转动连接。3.根据权利要求1或2所述的六自由度串并联机构，其特征在于:所述的第一运动支链中，第一滑块在第一导轨上的移动方向与基座的底面垂直，第一滑块在第一导轨上的移动方向与第一滑块相对于第一上连杆转动的轴线方向垂直，第一上连杆相对于第一滑块转动的轴线方向与第一上连杆相对于第一中连杆转动的轴线方向平行，第一中连杆相对于第一上连杆转动的轴线方向与第一中连杆相对于第一下连杆转动的轴线方向垂直，第一下连杆相对于第一中连杆转动的轴线与第一下连杆相对于第一运动平台转动的轴线相交于一点，第一下连杆相对于第一运动平台转动的轴线方向与第一运动平台的平面斜交；所述的第二运动支链中，第二滑块在第二导轨上的移动方向与第一运动平台的平面平行，第二滑块在第二导轨上的移动方向与第二滑块相对于第二连杆转动的轴线方向垂直，第二连杆相对于第二滑块转动的轴线方向与第二连杆相对于第二运动平台转动的轴线方向平行，第二连杆相对于第二运动平台转动的轴线方向与第二运动平台的平面垂直；所述三条第一运动支链中第一滑块在第一导轨上分别移动，驱动第一运动平台相对于基座具有一维移动及两维向转动，三条第二运动支链中第二滑块在第二导轨上分别移动，驱动第二运动平台相对于第一运动平台具有二维移动及一维转动，从而使第二运动平台相对于基座具有六个自由度。
【专利摘要】六自由度串并联机构包括基座、第一运动平台、第二运动平台、三条第一运动支链及三条第二运动支链；所述三条第一运动支链分别连接于基座和第一运动平台之间构成第一并联机构，所述三条第二运动支链分别连接于第一运动平台和第二运动平台之间构成第二并联机构，结构对称，装配方便准确；所述的第一并联机构与第二并联机构共用第一运动平台构成串并联机构，以串联机构弥补并联机构工作空间小的缺点。第二运动平台相对于基座具有六个自由度，可用于制造、装配以及材料拾取等工况。
【IPC分类】B25J9/00
【公开号】CN105345809
【申请号】CN201510927533
【发明人】殷宝麟, 虞风, 秦世霞, 颜兵兵, 李宪芝, 李籽论, 陈连伟
【申请人】佳木斯大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月14日