专利名称：2-ppt&pps三自由度空间并联机器人机构的制作方法
2-PPT&PPS三自由度空间并联机器人机构
技术领域：
本发明涉及机器人和先进制造技术领域，特别涉及一种实现空间一平动两转动的
少自由度并联机器人机构。背景技术：
并联机器人机构可定义为上下平台(固定平台和运动平台)之间用两个或两个 以上的运动支链相连，每个运动支链由连杆和运动副组成，运动平台具有两个或两个以上 自由度，且以并联方式驱动的机构。并联机器人机构广泛应用于大型模拟设备、机器人、数 控机床、传感器、微操作器、雕刻机和测量机等技术领域。Stewart平台是一种典型的并联机 器人机构，该机构具有6个自由度，首次用于并联机器人和数控机床被认为是二十世纪以 来机床结构的一次革命，在这以后发明了多种6自由度并联机构。 由于结构的限制，6自由度并联机构有许多技术问题没能很好解决，如运动耦合性 强、运动学正解复杂、工作空间小、传动特性差等。少自由度并联机器人机构在工业生产中 具有广阔的应用前景，不少学者研究了多种该类型的机构，如Delta机构、Star Like机构 等。中国学者在少自由度并联机器人机构的研究方面也取得了大量的研究成果(如专利申 i青号:01108297. 6 ;01113519. 0 ;03113354. 1 ;200410018623. 8 ;200510037951. 7等)。
目前基于3自由度并联机构机器人机构作为定位部件，在其运动平台串接一个2 自由度的旋转头而构造出5自由度的混联机器人，在高速加工领域内有着广泛的应用前 景，为克服并联结构形式的定位部件存在杆件多、运动副多而导致刚度不足这一问题，需要 创造出满足运动形式要求且运动副少、刚度高的新机型。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、运动副数目少、成本较低、实现一平动两转动 的空间并联机器人机构。 本发明为解决上述问题所采用的方案是设计一种利用较少运动副实现一平动两 转动的空间并联机器人机构。该机构由运动平台1、固定平台2和联接上述两平台的三条支 链支链M1、支链M2、支链M3组成；其中支链M1，支链M2自上而下分别由一个虎克铰Tl， T2、两个移动铰P1， P4， P2， P5以及它们之间的连杆L1， L2， L3， L4组成；支链M3自上而下 分别由一个球铰链Sl、两个移动铰P3， P6以及它们之间的连杆L5， L6组成；其中
所说的杆件L2， L4， L6分别通过移动铰P4， P5， P6与固定平台相联接，移动铰P4， P5， P6为机构的三个驱动副，且杆件L2， L4， L6的运动轴线与固定平台相垂直；
所说的杆件Ll， L3， L5分别通过移动铰Pl， P2， P3与杆件L2， L4， L6相联接，且移 动铰P1的轴线与移动铰P4的轴线垂直，且移动铰P2的轴线与移动铰P5的轴线垂直，且移 动铰P3的轴线与移动铰P6的轴线垂直； 所说的杆件Ll， L3， L5分别通过虎克铰Tl， T2和球铰链Sl与运动平台1相联接， 虎克铰T1， T2上的两个轴的轴线与运动平台1共面，且其中一个轴线分别与移动铰P1， P2
3的轴线垂直，球铰链S1的一个轴线与移动铰P3的轴线垂直； 所说的运动平台1与固定平台2为相似三角形，且为等腰直角三角形，并满足虎 克铰T1中心点与球铰链S1中心点的连线与虎克铰T2中心点与球铰链S1中心点的连线垂 直；移动铰P4中心点与移动铰P6中心点的连线与移动铰P5中心点与移动铰P6中心点的 连线垂直。 本发明的有益效果是 1、机构工作平台可实现一平动两转动的运动输出。 2、机构简单，运动副均为低副、机构关节少，运动副自由度总数只有13个。 3、可以有效的改善并联机构因运动副自由度过多而导致的容易发生挠曲和扭转
变形的问题。 4、通过在运动平台上串接一个二自由度的旋转头，由此可设计出五自由度的混联 机器人，可用于复杂曲面等场合。 5、在平动方向上可实现长距离运动，尤其适用于长轴形曲面加工。
图12-PPT&PPS三自由度空间并联机器人机构示意图。
以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
实施例1 利用较少运动副实现一平动两转动的空间并联机器人机构。该机构由运动平台1、 固定平台2和联接上述两平台的三条支链支链M1、支链M2、支链M3组成；其中支链M1，支 链M2自上而下分别由一个虎克铰T1， T2、两个移动铰P1， P4， P2， P5以及它们之间的连杆 L1，L2，L3，L4组成；支链M3自上而下分别由一个球铰链Sl、两个移动铰P3， P6以及它们之 间的连杆L5， L6组成。连杆L2， L4， L6与固定平台2相联接，移动铰P4， P5， P6为机构的驱 动副，与驱动副相邻的移动铰Pl， P2， P3轴线分别与驱动副轴线垂直，通过虎克铰Tl， T2和 球铰链Sl将杆件Ll， L3， L5与运动平台1相联接，且虎克铰Tl， T2的两个轴线与运动平台 1共面，且其中一个轴线与移动铰P1，P2轴线垂直，球铰链Sl的一个轴线与移动铰P3轴线 垂直。运动平台1与固定平台2为相似三角形，且为等腰直角三角形，虎克铰Tl中心点与 球铰链Sl中心点的连线与虎克铰T2中心点与球铰链Sl中心点的连线垂直；移动铰P4中 心点与移动铰P6中心点的连线与移动铰P5中心点与移动铰P6中心点的连线垂直。
如图1所示，与固定平台相连的移动铰P4， P5， P6为驱动副，通过电机带动滚珠丝 杆来驱动。当各驱动副在控制下运动不同的位移时，其余各移动副、虎克铰、球铰链则在连 杆和运动平台的拉动下，做相应的运动，从而实现运动平台在工作空间内做一平动两转动 运动。
权利要求
一种2-PPT&PPS三自由度空间并联机器人机构，其特征在于，该机构由运动平台1、固定平台2和联接上述两平台的三条支链支链M1、支链M2、支链M3组成；其中支链M1，支链M2自上而下分别由一个虎克铰T1，T2、两个移动铰P1，P4，P2，P5以及它们之间的连杆L1，L2，L3，L4组成；支链M3自上而下分别由一个球铰链S1、两个移动铰P3，P6以及它们之间的连杆L5，L6组成；其中连杆L2，L4，L6分别通过移动铰P4，P5，P6与固定平台相联接，移动铰P4，P5，P6为机构的三个驱动副，且杆件L2，L4，L6的运动轴线与固定平台相垂直；杆件L1，L3，L5分别通过移动铰P1，P2，P3与杆件L2，L4，L6相联接，且移动铰P1的轴线与移动铰P4的轴线垂直，且移动铰P2的轴线与移动铰P5的轴线垂直，且移动铰P3的轴线与移动铰P6的轴线垂直；杆件L1，L3，L5分别通过虎克铰T1，T2和球铰链S1与运动平台1相联接，虎克铰T1，T2上的两个轴的轴线与运动平台1共面，且其中一个轴线分别与移动铰P1，P2的轴线垂直，球铰链S1的一个轴线与移动铰P3的轴线垂直。
2. 如权利要求1所述的2-PPT&PPS三自由度空间并联机器人机构，其特征在于，所说的 运动平台1与固定平台2为相似三角形，且为等腰直角三角形，并满足虎克铰T1中心点与 球铰链Sl中心点的连线与虎克铰T2中心点与球铰链Sl中心点的连线垂直；移动铰P4中 心点与移动铰P6中心点的连线与移动铰P5中心点与移动铰P6中心点的连线垂直。
全文摘要
本发明公开了一种三自由度空间并联机器人机构。该机构由运动平台、固定平台和联接上述两平台的三条支链组成，其中两条支链结构相同，自上而下分别由一个胡克铰、两个移动铰，以及它们之间的连杆组成，另一条支链自上而下分别由一个球铰链、两个移动铰，以及它们之间的连杆组成。本发明的机构其工作平台可实现一平动两转动的运动输出；该机构关节少，运动副自由度总数只有13个，使得它可以有效的改善并联机构因运动副自由度过多而导致的容易发生挠曲和扭转变形的问题。另外通过在运动平台上串接一个二自由度的旋转头，由此可设计出五自由度的混联机器人，可用于复杂曲面加工等场合。
文档编号B25J9/08GK101704243SQ20091022832
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者李彬, 赵新华, 魏璇 申请人:天津理工大学