一种(2t)&2r四自由度解耦混联机构的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。
【背景技术】
[0002]混联机器人同时兼具串联机器人工作空间大、易控制，并联机器人结构稳定、刚度大、误差积累少、动态性能好、易求得运动学反解等各自的优点，同时又能避免单纯串、并联构型缺点，在现代制造业中更具有实用性
[0003]由于混联机器人包涵并联结构，并联机构存在运动耦合性强的问题。混联机器人耦合性的存在使得机构在机构设计、计算分析和运动控制等方面存在着诸多问题。因此，为简化混联机器人的控制过程，提高混联机构的解耦性已经成为机构学研宄领域的热点问题。
[0004]在四自由度混联机器人研宄中，FANUC公司的FANUC Robot MiA/6s是在3平移Delta机构的动平台上，再串联IR构成的4D0F混联机器人。对于混联机构的解耦性研宄取得一些进展，例如，中国专利文献CN102085660A提出一种三自由度解耦混联机器人由一个转动副串接一个二自由度平面并联机构构成，运动完全解耦。中国专利文献CN102172913A提出了一种四自由度混联解耦机器人，该混联机构中并联部分实现一移一转的功能，具有结构紧凑、运动灵活、制造成本低等优点。上述发明混联机构中还没有能够实现并联部分实现两移的功能，解耦性也没有很好解决。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种结构简单、易于控制、运动解耦的两移两转四自由度混联机器人。主要由一个两分支并联机构(2T)连接在并联机构动平台上的串联分支2R组成(2T) &2R混联机构。两分支并联机构由定平台、动平台、以及连接动平台和定平台的两个分支组成。定平台为长方形结构，两对边布置有一个垂直于定平台的圆柱导轨和一个平行于定平台的滑槽。分支一是由一个圆柱副、两个轴线相互平行的转动副和一个连接动平台的转动副以及连接它们之间的三个连杆组成；分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个连接动平台的转动副以及连接它们之间的两个连杆组成；分支三由两个轴线相互垂直于的转动副以及它们的连杆组成。
[0006]分支一中第一个连杆的一端通过圆柱副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆连接，第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，其中前三个运动副轴线相互平行且垂直于定平台，与动平台连接的转动副垂直于前三个运动副轴线；分支二中，第一个连杆的一端通过移动副与定平台连接，该第一个连杆的另一端通过移动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，其中两个移动副中心线相互垂直，与定平台连接的移动副平行于定平台，与动平台连接的转动副平行于动平台垂直于分支一中转动副；分支三中，第一个连杆通过转动副与动平台连接，第一连杆另一端通过转动副与混联机构末端连接，其中两个转动轴线相互垂直。
[0007]上述分支一中，定平台连接圆柱副为输入驱动，第一个连杆在圆柱副的驱动下发生移动，并带动第二连杆发生移动，第二连杆的移动带动第三连杆以及动平台发生上下移动；上述分支二中与定平台连接的移动副为主动驱动，第一个连杆在移动副的驱动下发生移动，并带动第二连杆发生移动，第二连杆的移动带动动平台发生移动；分支三中两个转动副分别为输入驱动，使得混联机构末端分别绕这两个转动副轴线的转动；且两个移动和两个转动运动是解親的，互不干涉。
[0008]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0009]1、结构稳定，刚性好，运动副全部为低副，装配简单；
[0010]2、实现了空间两个移动自由度和两个转动自由度解耦；
[0011]3、相对与并联机构而言，具有更大的操作空间。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的立体示意简图。
[0013]图2整体示意结构简图。
【具体实施方式】
[0014]在图2所示的一种两移两转四自由度解耦空间混联机构示意图中，混联机构分支一中第一连杆4的一端通过圆柱副3与定平台I上圆柱滑轨2连接，第一连杆4的另一端通过转动副5与第二个连杆6连接，第二个连杆6另一端通过转动副7与第三个连杆8连接，连杆8另一端通过转动副9与动平台10连接；分支二中，第一连杆13的一端通过移动副12与定平台I上的滑槽11连接，第一连杆的另一端通过移动副14与连杆15连接，连杆15另一端通过转动副16与动平台10连接；与动平台串接的分支三中第一个连杆18 —端通过转动副17与动平台连接，连杆另一端通过转动副19与机构末端20连接。
[0015]分支一中的圆柱副3轴线垂直于定平台1，转动副5、7的轴线互相平行且与圆柱副3轴线平行，于动平台连接的转动副9平行于动平台10同时垂直于运动副3、5、7轴线；分支二中移动副12中心线平行于定平台I垂直于转动副9的轴线，移动副14中心线垂直于定平台且垂直于移动副12中心线，平行于分支一中运动副3、5、7轴线，转动副16轴线平行于移动副12中心线垂直于转动副5、7轴线及移动副14中心线；分支三中与动平台连接转动副17轴线平行于定平台I和分支二中转动副16轴线，转动副19轴线垂直于动平台10及平行于转动副3、5、7轴线移动副14中心线。
【主权项】
1.一种两移两转四自由度解耦混联机构，其主要包括一个两分支并联机构(2T)和连接在并联机构动平台上的串联分支2R组成，两分支并联机构由定平台、动平台、以及连接动平台和定平台的两个分支组成。其特征在于:定平台为长方形结构，两对边布置有一个垂直于定平台的圆柱导轨和一个平行于定平台的滑槽；分支一中第一个连杆的一端通过圆柱副与第二个连杆连接，第二个连杆的另一端通过转动副与第三个连杆连接，第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，其中前三个运动副轴线相互平行且垂直于定平台，与动平台连接的转动副垂直于前三个运动副轴线；分支二中，第一个连杆的一端通过移动副与定平台连接，该第一个连杆的另一端通过移动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，其中两个移动副中心线相互垂直，与定平台连接的移动副平行于定平台，与动平台连接的转动副平行于动平台垂直于分支一中转动副；分支三中，第一个连杆通过转动副与动平台连接，第一连杆另一端通过转动副与混联机构末端连接，其中两个转动轴线相互垂直。
2.根据权利要求1所述的一种两移两转四自由度解耦混联机构，其特征在于:上述分支一中与定平台连接圆柱副为输入驱动；上述分支二中与定平台连接的移动副为输入驱动；上述分支三串联2R支链中的两个转动副分别为两个输入驱动。
3.根据权利要求1所述的一种两移两转四自由度解耦混联机构，其特征在于:上述分支二中第三个连杆两端相互垂直的转动副可以用万向铰代替。
【专利摘要】本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。主要由一个两分支并联机构(2T)和连接在并联机构动平台上的串联分支2R组成(2T)&2R混联机构。两分支并联机构由定平台、动平台、以及连接动平台和定平台的两个分支组成；分支一是由一个圆柱副、两个轴线相互平行的转动副和一个连接动平台的转动副以及连接它们之间的三个连杆组成；分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个连接动平台的转动副以及连接它们之间的两个连杆组成；分支三由两个轴线相互垂直于的转动副以及它们的连杆组成。本发明能够实现沿滑槽方向和垂直于定平台方向的两个移动，绕串联分支2R转动轴线的两个转动，结构简单，刚性好，操作空间大、运动解耦，易于控制。
【IPC分类】B25J9-00
【公开号】CN104626115
【申请号】CN201510032526
【发明人】曹毅, 秦友蕾, 周辉, 刘凯
【申请人】江南大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月20日