一种两转一移三自由度并联机构的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域本发明属于机器人和空间并联机构技术领域，特别涉及三自由度并联机构。
[0002]【背景技术】并联机构是由动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，使机构具有两个或两个以上的自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。与传统的串联机构相比，并联机构的零部件数目较串联构造平台大幅减少，且具有刚度大、运动速度快、精度高等优点，在机械工业领域具有广泛的应用。
[0003]并联机构从最初的具有六个自由度的Stewart机构，发展出各种少自由度的并联机构。具有两个转动和一个移动的三自由度并联机构以其结构简单，制造和控制成本相对较低等优势，得到学术界和工业界的广泛关注。国家知识产权局授权的发明专利CN103056870A，该机构包括定平台、动平台以及连接这两个平台的三个运动分支，其第一运动分支与第二运动分支结构完全相同，分别由依次连接的两转动副和球面副组成，第三分支由球面副和依次连接的两转动副组成。发明专利CN101791804B的结构较为简单。它们的不足之处:球面副加工困难，价格昂贵，球面副的转角也较小，但动平台的偏转角度难以达到±90°，驱动与控制困难。
[0004]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结构简单、动平台位姿空间大、承载能力强、易于驱动与控制的两转一移三自由度并联机构。
[0005]本发明主要由动平台、机架以及连接上述二者的支链A、支链B和支链C组成。
[0006]支链A从动平台到机架包括第一转动副A、第二转动副A、移动副A、第三转动副A及第四转动副A，上述运动副间通过连杆连接;其中，第二转动副A的轴线与第三转动副A的轴线平行，移动副A的移动方向与第二转动副A的轴线垂直。
[0007]支链B从动平台到机架包括第一转动副B、第二转动副B、移动副B、第三转动副B及第四转动副B，上述运动副间通过连杆连接;其中，第二转动副B的轴线与第三转动副B的轴线平行，移动副B的移动方向与第二转动副B的轴线垂直。
[0008]支链C从动平台到机架包括第一转动副C、第二转动副C、移动副C、第三转动副C及第四转动副C，上述运动副间通过连杆连接;其中，第二转动副C的轴线与第三转动副C的轴线平行，移动副C的移动方向与第二转动副C的轴线垂直。
[0009]上述中的第一转动副A的轴线、第二转动副A的轴线、第一转动副B的轴线、第二转动副B的轴线、第一转动副C的轴线和第二转动副C的轴线相交于一点A，上述中的第四转动副A的轴线、第三转动副A的轴线、第四转动副B的轴线、第三转动副B的轴线、第四转动副C的轴线和第三转动副C的轴线相交于一点B，A点和B点不重合。
[0010]进一步地，移动副A、移动副B和移动副C中的任意I个、2个或3个被对应的替换为转动副AR、转动副BR和转动副CR，动平台均可实现两个转动自由度和一个移动自由度。上述中，转动副AR的移动方向与第二转动副A的轴线、第三转动副A的轴线皆异面垂直，转动副BR的移动方向与第二转动副B的轴线、第三转动副B的轴线皆异面垂直，转动副CR的移动方向与第二转动副C的轴线、第三转动副C的轴线皆异面垂直。
[0011]在使用本发明时，注意保证支链A、支链B及支链C中的运动副的几何关系。
[0012]本发明与现有技术相比具有如下优点:该并联机构能够实现空间两转动一移动，动平台姿态空间大，可以达到±90°，承载能力强。该机构中均为低副，结构简单，便于加工和组装，易于驱动与控制。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例1结构示意图；
[0014]图2为本发明实施例2结构示意图；
[0015]图3为本发明实施例3结构示意图；
[0016]图4为本发明实施例4平台偏转90°(或-90°)结构示意图；
[0017]图5为本发明局部结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
[0019]如图1、图5所示，一种两转一移三自由度并联机构，由动平台1、机架2以及连接上述二者的支链A、支链B和支链C组成。
[0020]支链A从动平台I到机架2包括第一转动副Al、第二转动副A2、移动副A5、第三转动副A3及第四转动副A4，这些运动副间通过连杆连接，其中第二转动副A2的轴线与第三转动副A3的轴线平行，移动副A5的移动方向与第二转动副A2的轴线方向垂直。支链B与支链C的结构组成皆同支链A。
[0021]第一转动副Al的轴线、第二转动副A2的轴线、第一转动副BI的轴线、第二转动副B2的轴线、第一转动副Cl的轴线和第二转动副C2的轴线相交于一点A，第四转动副A4的轴线、第三转动副A3的轴线、第四转动副B4的轴线、第三转动副B3的轴线、第四转动副C4的轴线和第三转动副C3的轴线相交于一点B，A点和B点不重合。
[0022]实施例2
[0023]如图2、图5所示，一种两转一移三自由度并联机构，由动平台1、机架2以及连接上述二者的支链A、支链B和支链C组成。
[0024]支链A从动平台I到机架2包括第一转动副Al、第二转动副A2、转动副AR5、第三转动副A3及第四转动副A4，这些运动副间通过连杆连接，其中第二转动副A2的轴线与第三转动畐IJA3的轴线平行，转动副A5的轴线与第二转动副A2的轴线异面垂直。
[0025]支链B从动平台I到机架2包括第一转动副B1、第二转动副B2、移动副B5、第三转动副B3及第四转动副B4，这些运动副间通过连杆连接，其中第二转动副B2的轴线与第三转动副B3的轴线相交，移动副B5的移动方向与第二转动副B2的轴线方向垂直。支链C的结构组成同支链B。
[0026]第一转动副Al的轴线、第二转动副A2的轴线、第一转动副BI的轴线、第二转动副B2的轴线、第一转动副Cl的轴线和第二转动副C2的轴线相交于一点A，第四转动副A4的轴线、第三转动副A3的轴线、第四转动副B4的轴线、第三转动副B3的轴线、第四转动副C4的轴线和第三转动副C3的轴线相交于一点B，A点和B点不重合。
[0027]实施例3
[0028]如图3、图5所示，一种两转一移三自由度并联机构，由动平台1、机架2以及连接上述二者的支链A、支链B和支链C组成。
[0029]支链A从动平台I到机架2包括第一转动副Al、第二转动副A2、转动副AR5、第三转动副A3及第四转动副A4，这些运动副间通过连杆连接，其中第二转动副A2的轴线与第三转动副A3的轴线平行，转动副A5的移动方向与第二转动副A2的轴线异面垂直。支链C的结构组成同支链A。
[0030]支链B从动平台I到机架2包括第一转动副B1、第二转动副B2、移动副B5、第三转动副B3及第四转动副B4，这些运动副间通过连杆连接，其中第二转动副B2的轴线与第三转动副B3的轴线平行，移动副B5的运动方向与第二转动副B2的轴线垂直。
[0031]第一转动副Al的轴线、第二转动副A2的轴线、第一转动副BI的轴线、第二转动副B2的轴线、第一转动副Cl的轴线和第二转动副C2的轴线相交于一点A，第四转动副A4的轴线、第三转动副A3的轴线、第四转动副B4的轴线、第三转动副B3的轴线、第四转动副C4的轴线和第三转动副C3的轴线相交于一点B，A点和B点不重合。
[0032]实施例4
[0033]如图4、图5所示，一种两转一移三自由度并联机构，由动平台1、机架2以及连接上述二者的支链A、支链B和支链C组成。
[0034]支链A从动平台I到机架2包括第一转动副Al、第二转动副A2、转动副AR5、第三转动副A3及第四转动副A4，这些运动副间通过连杆连接，其中第二转动副A2的轴线与第三转动副A3的轴线平行，转动副AR5的轴线与第二转动副A2的轴线异面垂直。支链B和支链C的结构组成皆同支链A。
[0035]第一转动副Al的轴线、第二转动副A2的轴线、第一转动副BI的轴线、第二转动副B2的轴线、第一转动副Cl的轴线和第二转动副C2的轴线相交于一点A，第四转动副A4的轴线、第三转动副A3的轴线、第四转动副B4的轴线、第三转动副B3的轴线、第四转动副C4的轴线和第三转动副C3的轴线相交于一点B，A点和B点不重合。
【主权项】
1.一种两转一移三自由度并联机构，主要包括动平台、机架及连接上述二者的支链A、支链B和支链C，其特征在于:支链A从动平台到机架包括第一转动副A、第二转动副A、移动副A、第三转动副A及第四转动副A，上述运动副间通过连杆连接，其中第二转动副A的轴线与第三转动副A的轴线平行，移动副A的移动方向与第二转动副A的轴线垂直； 支链B从动平台到机架包括第一转动副B、第二转动副B、移动副B、第三转动副B及第四转动副B，上述运动副间通过连杆连接;其中，第二转动副B的轴线与第三转动副B的轴线平行，移动副B的移动方向与第二转动副B的轴线垂直； 支链C从动平台到机架包括第一转动副C、第二转动副C、移动副C、第三转动副C及第四转动副C，上述运动副间通过连杆连接;其中，第二转动副C的轴线与第三转动副C的轴线平行，移动副C的移动方向与第二转动副C的轴线垂直。2.根据权利要求1所述的一种两转一移三自由度并联机构，其特征在于:第一转动副A的轴线、第二转动副A的轴线、第一转动副B的轴线、第二转动副B的轴线、第一转动副C的轴线和第二转动副C的轴线相交于一点A，第四转动副A的轴线、第三转动副A的轴线、第四转动畐IjB的轴线、第三转动畐IjB的轴线、第四转动副C的轴线和第三转动副C的轴线相交于一点B，A点和B点不重合。3.根据权利要求1所述的一种两转一移三自由度并联机构，其特征在于:移动副A、移动畐IjB和移动副C中的任意I个、2个或3个，被对应的替换为转动副AR、转动副BR和转动副CR，动平台的运动形式不变。4.根据权利要求3所述的一种两转一移三自由度并联机构，其特征在于:转动副AR的轴线与第二转动副A的轴线、第三转动副A的轴线皆异面垂直，转动副BR的轴线与第二转动副B的轴线、第三转动副B的轴线皆异面垂直，转动副CR的轴线与第二转动副C的轴线、第三转动副C的轴线皆异面垂直。
【专利摘要】一种两转一移三自由度并联机构，主要由动平台、机架以及连接上述二者的支链A、支链B和支链C组成。支链A从动平台到机架由第一转动副A、第二转动副A、移动副A、第三转动副A及第四转动副A组成，上述运动副间通过连杆连接；其中，第二转动副A的轴线与第三转动副A的轴线平行，移动副A的运动方向与第二转动副A轴线均垂直。移动副A可以由转动副AR替代。支链B和支链C的结构组成与支链A相似。本发明能够实现空间两转动一移动，动平台姿态空间大，可以达到±90°，承载能力强。机构中均为低副，结构简单，便于组装，易于驱动与控制。
【IPC分类】B25J9/00
【公开号】CN105598953
【申请号】CN201610171370
【发明人】孙通帅, 周玉林, 褚宏鹏, 杨龙, 王建
【申请人】褚宏鹏
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月24日