一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构的制作方法
【专利摘要】一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构，它包括定平台、动平台和连接这两平台的三个结构完全相同的活动分支，每个活动分支均由移动副P1、转动副R1、移动副P2、转动副R2和转动副R3依次连接构成，转动副R1的轴线与移动副P1的轴线相互平行；转动副R2的轴线与转动副R1的轴线相互垂直；转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直；转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直；上述移动副P1、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等，转动副R1的轴线和转动副R3的轴线相交于空间一点。本实用新型具有两个转动自由度和一个移动自由度，可以实现绕空间一定范围内任意点的连续转动，具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构
[0001 ]技术领域本实用新型属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。
[0002]【背景技术】具有两个转动自由度和一个移动自由度的并联机构在机械工业领域有着广泛的应用。
[0003]在传统的两转一移并联机构中，机构的动平台没有水平方向的移动自由度，但动平台的中心点却可以发生水平方向的移动。学者们将机构中的这种在非自由度方向上的移动称为“伴随运动”。伴随运动的存在会对机构的轨迹标定和轨迹规划带来不便，并且增加控制的复杂度。因此，通过合理的设计来减少或消除机构的伴随运动是在进行机构设计时需要解决的一个问题。
[0004]很多学者曾针对两转一移并联机构中的伴随运动问题进行过专门的研究，并设计出一些没有伴随运动的并联机构(CN101518898A，CN101497167A)。但这些机构的各个分支不完全相同，机构的加工及维护成本较高;且机构的动平台只能实现绕某个点的转动，给机构的运动控制带来很大不便。
[0005]
【发明内容】
本实用新型的目的在于提供一种成本低、加工和安装难度低且易于控制的无伴随运动多转动中心两转一移并联机构。
[0006]本实用新型包括定平台、动平台和连接这两平台的三个结构完全相同的活动分支，每个活动分支中的第一连杆的一端通过移动副Pl与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副Rl与第二连杆的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆的一端连接，该第四连杆的另一端通过转动副R 3与动平台连接;其中，活动分支中的转动副RI的轴线与移动副PI的轴线相互平行，转动副R2的轴线与转动副Rl的轴线相互垂直，转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直，转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直，移动副Pl、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等，转动副R3的轴线与转动副Rl的轴线相交于空间一点。上述轴线相互垂直的转动副R3和转动副R2可以替换为一个万向铰链，上述轴线相互平行的移动副Pl和转动副Rl可以替换为一个圆柱副。
[0007]本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0008]1、本实用新型具有两个转动自由度和一个移动自由度，可以实现绕空间一定范围内任意点的连续转动，能有效地避免伴随运动的发生。
[0009]2、三个分支完全相同，容易制造和装配，且维护成本较低。
【附图说明】
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[0010]图1是本实用新型实施例1的立体示意图。
[0011]图2是本实用新型实施例2的立体示意图。
[0012]图3是本实用新型实施例3的立体示意图。
[0013]图4是本实用新型实施例4的立体示意图。
【具体实施方式】
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[0014]实施例1
[0015]在图1所示的无伴随运动多转动中心两转一移并联机构的立体示意图中，三条结构完全相同的活动分支连接定平台I和动平台2，每个活动分支中的第一连杆3的一端通过移动副PI与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副Rl与第二连杆4的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆5的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆6的一端连接，该第四连杆的另一端通过转动副R3与动平台连接;上述转动副Rl的轴线与移动副Pl的轴线相互平行，转动副R2的轴线与转动副Rl的轴线相互垂直，转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直，转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直;上述移动副P1、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等;转动副R3的轴线与转动副Rl的轴线相交于空间一点。
[0016]实施例2
[0017]如图2所示，三条结构完全相同的活动分支连接定平台I和动平台2，每个活动分支中的第二连杆4的一端通过圆柱副Cl与定平台连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆5的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆6连接，该第四连杆的另一端通过转动副R3与动平台连接;上述转动副R2的轴线与圆柱副Cl的轴线相互垂直，转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直，转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直，圆柱副Cl、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等;转动副R3的轴线与圆柱副Cl的轴线相交于空间一点。
[0018]实施例3
[0019]如图3所示，三条结构完全相同的活动分支连接定平台I和动平台2，每个活动分支中的第二连杆4的一端通过圆柱副Cl与定平台连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆5的一端连接，该第三连杆的另一端通过万向铰链Ul与动平台连接;该万向铰链Ul由两个轴线相互垂直相交的转动副构成;其中，万向铰链Ul中与第三连杆连接的转动副的轴线与圆柱副Cl的轴线相互垂直，万向铰链Ul中与第三连杆连接的转动副的轴线也与移动副P2的轴线相互垂直;圆柱副Cl、万向铰链Ul中与动平台连接的转动副分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等;万向铰链Ul中与动平台连接的转动副的轴线与圆柱副Cl的轴线相交于空间一点。
[0020]实施例4
[0021]如图4所示，三条结构完全相同的活动分支连接定平台I和动平台2，每个活动分支中的第一连杆3的一端通过移动副Pl与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副Rl与第二连杆4的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆5的一端连接，该第三连杆的另一端通过万向铰链UI与动平台连接;该万向铰链UI由两个轴线相互垂直相交的转动副构成;转动副Rl的轴线与移动副Pl的轴线相互平行，万向铰链Ul中与第三连杆连接的转动副的轴线与转动副Rl的轴线相互垂直，万向铰链Ul中与第三连杆连接的转动副的轴线与上述移动副P 2的轴线相互垂直，移动副P1、万向铰链UI中与动平台连接的转动副分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等;万向铰UI链中与动平台连接的转动副的轴线与转动副Rl的轴线相交于空间一点。
【主权项】
1.一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构，它包括定平台、动平台和连接这两平台的三个结构完全相同的活动分支，其特征在于:所述活动分支中的第一连杆的一端通过移动副PI与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副Rl与第二连杆的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副P2与第三连杆的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副R2与第四连杆的一端连接，该第四连杆的另一端通过转动副R3与动平台连接;其中，活动分支中的转动副Rl的轴线与移动副Pl的轴线相互平行，转动副R2的轴线与转动副Rl的轴线相互垂直，转动副R2的轴线与移动副P2的轴线相互垂直，转动副R3的轴线与转动副R2的轴线相互垂直，移动副P1、转动副R3分别与定平台、动平台倾斜布置，且倾斜角度相等，转动副R3的轴线与转动副Rl的轴线相交于空间一点。2.根据权利要求1所述的一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构，其特征在于:所述轴线相互垂直的转动副R3和转动副R2替换为一个万向铰链。3.根据权利要求1所述的一种无伴随运动多转动中心两转一移并联机构，其特征在于:所述轴线相互平行的移动副Pl和转动副Rl替换为一个圆柱副。
【文档编号】B25J9/00GK205614652SQ201620345728
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】陈子明, 魏雪丹, 刘晓檬, 张扬, 黄坤
【申请人】燕山大学