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有三移動、兩移動一轉動和兩轉動一移動模式的并聯機構的制作方法

文檔序號:19185914發布日期:2019-11-20 01:29
有三移動、兩移動一轉動和兩轉動一移動模式的并聯機構的制作方法

本發明屬于機器人技術領域,具體涉及一種有三移動、兩移動一轉動和兩轉動一移動模式的并聯機構。



背景技術:

并聯機器人機構為空間多自由度多環閉鏈形式。自上世紀八十年代以來,并聯機構因其具有剛度高、承載能力大、累積誤差小、動態特性好、結構緊湊等特點而在虛擬軸機床、微動操作臺、運動模擬器以及多維力傳感器等行業領域獲得廣泛應用。并聯機構具有2、3、4、5或6個自由度,目前,對6個自由度并聯機構的研究較為全面和深入,但并聯機構自由度的減少將使得機構結構更為簡單,制造和控制成本相對較低,故在滿足預期工作要求的情況下,少自由度并聯機器人有其獨特的優勢。

具有多種運動模式的并聯機構,在機構奇異位形下,具有運動分岔的特性,可以通過較少的驅動副和支鏈實現多種運動模式,從而適應多種不同的工作需要。并且這類機構的運動模式變換,不需要對機構進行重新組裝,運動模式的變換速度快、過程簡便。在運動仿真、機器裝配、分揀抓取、并聯機床等領域具有一定應用價值。同時具有三移動(3t)、兩移動一轉動(2t1r)、兩轉動一移動(2r1t)三種運動模式的并聯結構來適應多種不同的運動方式,適應多種境況下的工作,簡化整體的工作流程,但是目前同時具有三移動(3t)、兩移動一轉動(2t1r)和兩轉動一移動(2r1t)三種運動模式的并聯結構較少。



技術實現要素:

本發明的目的是提供一種有三移動、兩移動一轉動和兩轉動一移動模式的并聯機構,能夠適用到運動仿真、機器裝配、分揀抓取、并聯機床,能夠快速進行運動模式的變換,滿足其復雜情況下的工作需求。

本發明所采用的技術方案是,有三移動、兩移動一轉動和兩轉動一移動模式的并聯機構,包括有動平臺和定平臺,動平臺上連接有第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈,動平臺分別通過第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈與定平臺連接;

第一支鏈包括有依次連接的移動副p11、第一連桿、轉動副r11、第二連桿、轉動副r12、第三連桿及萬向鉸u11,移動副p11還與定平臺連接,萬向鉸u11還與動平臺連接。

本發明的特征還在于,

移動副p11上連接有驅動電機。

移動副p11的移動方向、轉動副r11的轉動軸線、轉動副r12的轉動軸線、萬向鉸u11中與第三連桿連接的轉動副的轉動軸線均垂直于水平面。

第二支鏈包括有依次連接的萬向鉸u21、第四連桿、移動副p21、第五連桿及萬向鉸u22,萬向鉸u21還與定平臺連接,萬向鉸u22還與動平臺連接。

移動副p21上連接有驅動電機。

萬向鉸u21中與定平臺1連接的轉動副連接有輔助驅動電機。

第三支鏈包括有依次連接的萬向鉸u31、第六連桿、移動副p31、第七連桿及萬向鉸u32,萬向鉸u31還與定平臺連接,萬向鉸u32還與動平臺連接。

移動副p31上連接有驅動電機。

本發明的有益效果是,該機構具有3t、2t1r、2r1t三種運動模式的并聯機構,三條支鏈能夠靈活運動,能夠通過控制移動副和轉動副使得該并聯機構實現三移動(3t)、兩移動一轉動(2t1r)、兩轉動一移動(2r1t)的運動模式,從而使得本發明的并聯機構使用于運動仿真、機器裝配、分揀抓取、并聯機床等領域后,能夠快速進行運動模式的變換,滿足其復雜情況下的工作需求。

附圖說明

圖1是本發明有三移動、兩移動一轉動和兩轉動一移動模式的并聯機構具有3t運動模式時的位形示意圖;

圖2是本發明的并聯機構具有3t1r瞬時自由度時的位形示意圖;

圖3是本發明的并聯機構具有2t1r運動模式時的位形示意圖;

圖4是本發明的并聯機構具有2t2r瞬時自由度時的位形示意圖;

圖5是本發明的并聯機構具有2r1t運動模式時的位形示意圖。

圖中,1.定平臺,2.第一連桿,3.第二連桿,4.第三連桿,5.第四連桿,6.第五連桿,7.第六連桿,8.第七連桿,9.動平臺。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明有三移動、兩移動一轉動和兩轉動一移動模式的并聯機構,包括有動平臺9和定平臺1,動平臺9上連接有第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈,動平臺9分別通過第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈與定平臺1連接;

定義動平臺1與第一支鏈連接處為b1,定義動平臺1與所述第二支鏈連接處為b2,定義動平臺1與第三支鏈連接處為b3;

第一支鏈包括有依次連接的移動副p11、第一連桿2、轉動副r11、第二連桿3、轉動副r12、第三連桿4及萬向鉸u11,移動副p11還與定平臺1連接,萬向鉸u11還與動平臺9連接。

萬向鉸u11、萬向鉸u21、萬向鉸u22、萬向鉸u31、萬向鉸u32,結構相同均由兩個轉動副連接組成。

第二支鏈包括有依次連接的萬向鉸u21、第四連桿5、移動副p21、第五連桿6及萬向鉸u22,萬向鉸u21還與定平臺1連接,萬向鉸u22還與動平臺9連接。

第三支鏈包括有依次連接的萬向鉸u31、第六連桿7、移動副p31、第七連桿8及萬向鉸u32,萬向鉸u31還與定平臺1連接,萬向鉸u32還與動平臺9連接。

移動副p11上連接有驅動電機。

移動副p21上連接有驅動電機。

移動副p31上連接有驅動電機。

萬向鉸u21中與定平臺1連接的轉動副連接有輔助驅動電機,該電機只在機構運動模式變換時工作。

移動副p11的移動方向、轉動副r11的轉動軸線、轉動副r12的轉動軸線、萬向鉸u11中與第三連桿4連接的轉動副的轉動軸線均垂直于水平面。

在如圖1所示的位形下,移動副p11的移動方向、轉動副r11、轉動副r12和與第三連桿4連接的萬向鉸u11中的轉動副,它們的轉動軸線均與水平面垂直;萬向鉸u21中連接第四連桿5的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中連接第五連桿6的轉動副的轉動軸線平行;萬向鉸u21中不與第四連桿5連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中不與第五連桿6連接的轉動副的轉動軸線平行,并且萬向鉸u22中與動平臺9連接的轉動副的轉動軸線與第一支鏈中連接動平臺9的萬向鉸u11中的轉動副的轉動軸線平行。

萬向鉸u31中連接第六連桿7的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u32中連接第七連桿8的轉動副的轉動軸線平行;萬向鉸u31中不與第六連桿7連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u32中不與第七連桿8連接的轉動副的轉動軸線平行,并且萬向鉸u32與動平臺9連接的轉動副的轉動軸線與第一支鏈中連接動平臺9的萬向鉸u11中的轉動副的轉動軸線不平行。并且萬向鉸u31中與定平臺1連接的轉動副的轉動軸線與水平面垂直。

如圖1所示機構位形下,動平臺具有3t運動模式,控制移動驅動副p31,移動副p21,移動副p11,可實現對機構的控制。

當圖1所示機構運動到圖2所示位形時,第三支鏈中動平臺9具有3r1t運動模式。此位形下,萬向鉸u21中連接第四連桿5的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中連接第五連桿6的轉動副的轉動軸線平行;萬向鉸u21中不與第四連桿5連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中不與第五連桿6連接的轉動副的轉動軸線平行。萬向鉸u31中連接第六連桿7的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u32中連接第七連桿8的轉動副的轉動軸線平行;萬向鉸u31中不與第六連桿7連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u32中不與第七連桿8連接的轉動副的轉動軸線平行,上述兩個轉動副的轉動軸線均垂直于動平臺9所在平面。并且,萬向鉸u31中連接第六連桿7的轉動副的轉動軸線及萬向鉸u32中連接第七連桿8的轉動副的轉動軸線均與萬向鉸u11中連接動平臺9的轉動副的轉動軸線平行。

控制移動副p31、移動副p21、移動副p11,萬向鉸u21中與定平臺1連接的轉動副,可使機構運動到圖3所示位形。此位形下,萬向鉸u31中不與第六連桿7連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u32中不與第七連桿8連接的轉動副的轉動軸線相交。萬向鉸u31中與第六連桿7連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u32中與第七連桿8連接的轉動副的轉動軸線平行,還與萬向鉸u11中與動平臺9連接的轉動副的轉動軸線平行。萬向鉸u21中連接第四連桿5的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中連接第五連桿6的轉動副的轉動軸線平行;萬向鉸u21中不與第四連桿5連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中不與第五連桿6連接的轉動副的轉動軸線平行。圖3所示機構位形下,動平臺具有2t1r運動模式,控制移動副p31、移動副p21、移動副p11,可實現機構在該運動模式下的控制。。

控制移動副p31、移動副p21、移動副p11,可使機構運動到圖4所示位形。此位形下,萬向鉸u21中連接第四連桿5的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中連接第五連桿6的轉動副的轉動軸線平行,還與萬向鉸u11中不與動平臺9連接的轉動副的轉動軸線平行,且與u31中與定平臺1連接的轉動副的轉動軸線平行;萬向鉸u21中不與第四連桿5連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中不與第五連桿6連接的轉動副的轉動軸線平行,且垂直于水平面。此位形下,機構具有2r2t瞬時自由度。

控制移動副p31、移動副p21、移動副p11,萬向鉸u21中與定平臺1連接的轉動副,可使機構運動到圖5所示位形。此位形下,萬向鉸u21中連接第四連桿5的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中連接第五連桿6的轉動副的轉動軸線平行,且與u11中不與動平臺9連接的轉動副的轉動軸線平行,且與u31中連接定平臺1的轉動副的轉動軸線平行,垂直于水平面;萬向鉸u21中不與第四連桿5連接的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u22中不與第五連桿6連接的轉動副的轉動軸線相交。

萬向鉸u31中連接第六連桿7的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u32中連接第七連桿8的轉動副的轉動軸線平行,且與萬向鉸u11中連接動平臺9的轉動副的轉動軸線平行。萬向鉸u31中不連接第六連桿7的轉動副的轉動軸線與萬向鉸u32中不連接第七連桿8的轉動副的轉動軸線相交。此位形下,機構具有2r1t運動模式,控制移動副p31、移動副p21、移動副p11,可實現機構在該運動模式下的控制。

本發明的并聯機構,定平臺和動平臺通過3條支鏈連接,通過控制移動副和轉動副能夠使得該并聯機構實現不同的運動模式,即包括三移動(3t1r)、兩移動一轉動(2t1r)、兩轉動一移動(2r1t),能夠適用到運動仿真、機器裝配、分揀抓取、并聯機床,能夠快速進行運動模式的變換,滿足其復雜情況下的工作需求。

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