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      一種適用于減振的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法

      文檔序號(hào):2335712閱讀:380來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種適用于減振的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明隸屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種適用于減振的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu)。
      背景技術(shù)
      自從并聯(lián)機(jī)構(gòu)的概念被提出以來(lái)的幾十年間,并聯(lián)機(jī)構(gòu)得到了迅速的發(fā)展,現(xiàn)如今它們?cè)谠絹?lái)越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從最初的飛行模擬器,到現(xiàn)在的加工機(jī)床、多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、微機(jī)電系統(tǒng)、力傳感器、娛樂(lè)休閑、食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生以及減振隔振等眾多領(lǐng)域都能看到并聯(lián)機(jī)構(gòu)的影子。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的發(fā)展經(jīng)歷了由六自由度機(jī)構(gòu)到專用性更強(qiáng)的少自由度機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變的發(fā)展歷程,近年來(lái)很多學(xué)者將少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為研究重點(diǎn),各種新穎的構(gòu)型層出不窮, 一些少自由度機(jī)構(gòu)已經(jīng)得到了應(yīng)用,例如目前產(chǎn)業(yè)化最為成功的Tric印t和Delta機(jī)構(gòu)。 與傳統(tǒng)的串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比,并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大、運(yùn)動(dòng)速度高、誤差不累加等獨(dú)特性,但同時(shí)也具有運(yùn)動(dòng)耦合性強(qiáng)、工作空間小、容易產(chǎn)生奇異等固有缺陷。因此,綜合串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),將串聯(lián)機(jī)構(gòu)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合在一起,充分發(fā)揮它們優(yōu)勢(shì)所得到的混聯(lián)機(jī)構(gòu)將會(huì)具有更好的性能。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)空間三維移動(dòng)和兩維轉(zhuǎn)動(dòng)的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu),本發(fā)明的五自由度機(jī)構(gòu)將空間移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)有效地分離,克服了并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)耦合的缺點(diǎn),使其具有高剛度、高靈活性、運(yùn)動(dòng)解耦以及控制容易等優(yōu)點(diǎn)。此機(jī)構(gòu)為車載、艦載等諸多具有五自由度運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合的設(shè)備的減振機(jī)構(gòu)的開發(fā)與實(shí)用化提供了可能。
      本發(fā)明所提供的空間五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括相互連接的定平臺(tái)、中間平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái),中間平臺(tái)與定平臺(tái)通過(guò)三個(gè)機(jī)構(gòu)相同的支鏈相連,動(dòng)平臺(tái)通過(guò)三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的主動(dòng)支鏈和一個(gè)被動(dòng)支鏈與中間平臺(tái)相連。 所有分支的驅(qū)動(dòng)副均為移動(dòng)副,連接動(dòng)平臺(tái)與中間平臺(tái)的主動(dòng)分支的驅(qū)動(dòng)副為滑動(dòng)移動(dòng)桿或螺旋移動(dòng)桿,連接中間平臺(tái)與定平臺(tái)的分支的驅(qū)動(dòng)副為螺旋移動(dòng)桿或滑軌滑塊結(jié)構(gòu)。 連接動(dòng)平臺(tái)與中間平臺(tái)的主動(dòng)分支一端通過(guò)萬(wàn)向鉸與中間平臺(tái)相連,另一端通過(guò)球鉸與動(dòng)平臺(tái)相連,連接定平臺(tái)與中間平臺(tái)的分支的驅(qū)動(dòng)副一端與定平臺(tái)上的傾斜軌道相連,一端通過(guò)萬(wàn)向鉸與一根定長(zhǎng)桿相連,定長(zhǎng)桿通過(guò)萬(wàn)向鉸與中間平臺(tái)相連,每個(gè)分支中的兩個(gè)萬(wàn)向鉸的內(nèi)外軸線分別相互平行。中間平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)之間還通過(guò)一個(gè)僅含一個(gè)萬(wàn)向鉸的被動(dòng)支鏈相連。 本發(fā)明的混聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)新穎,結(jié)合了串聯(lián)機(jī)構(gòu)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),具有高剛度、高靈活度等特點(diǎn)。此機(jī)構(gòu)在動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)沒(méi)有奇異位形的存在,而且它的移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)解耦,控制容易。


      圖1為本發(fā)明實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實(shí)施例方式
      下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式
      。
      實(shí)施例 本發(fā)明的實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該混聯(lián)機(jī)構(gòu)由定平臺(tái)1、中間平臺(tái)4、動(dòng)平臺(tái)6、連接中間平臺(tái)4與定平臺(tái)1的分支、連接動(dòng)平臺(tái)6與中間平臺(tái)4的分支構(gòu)成。中間平臺(tái)4與定平臺(tái)1通過(guò)三個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的2、3、10連接,每個(gè)分支一個(gè)作為驅(qū)動(dòng)副的可移動(dòng)桿,驅(qū)動(dòng)桿通過(guò)萬(wàn)向鉸與一根定長(zhǎng)桿相連,定長(zhǎng)桿另一端與中間平臺(tái)4之間通過(guò)萬(wàn)向鉸相連,機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)副的位置實(shí)現(xiàn)中間平臺(tái)4相對(duì)于定平臺(tái)1的三維移動(dòng)。動(dòng)平臺(tái)6與中間平臺(tái)4通過(guò)三個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的主動(dòng)分支5、8、9和一個(gè)被動(dòng)分支7相連,每個(gè)主動(dòng)分支含有一個(gè)作為驅(qū)動(dòng)副的可伸縮連桿,一端通過(guò)萬(wàn)向鉸與中間平臺(tái)4相連,另一端與動(dòng)平臺(tái)6通過(guò)球鉸相連;被動(dòng)分支7中僅包含一個(gè)萬(wàn)向鉸用于限制動(dòng)平臺(tái)的自由度。由于被動(dòng)分支7限制了動(dòng)平臺(tái)的四個(gè)自由度,所以通過(guò)控制主動(dòng)分支中驅(qū)動(dòng)桿的桿長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)6相對(duì)于中間平臺(tái)4的姿態(tài)的變化。由于動(dòng)平臺(tái)6相對(duì)于中間平臺(tái)4只有兩個(gè)自由度,但是它們之間通過(guò)三個(gè)主動(dòng)分支相連,所以屬于驅(qū)動(dòng)冗余機(jī)構(gòu),通過(guò)此方式消除了機(jī)構(gòu)的奇異位形。
      權(quán)利要求
      一種空間五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu),包括相互連接的定平臺(tái)、中間平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái),其特征在于所述中間平臺(tái)通過(guò)三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支與定平臺(tái)相連,動(dòng)平臺(tái)通過(guò)三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的主動(dòng)分支和一個(gè)僅包含一個(gè)萬(wàn)向鉸的被動(dòng)分支與中間平臺(tái)相連。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu),其特征在于所有分支的 驅(qū)動(dòng)副均為移動(dòng)副。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)副,其特征在于連接動(dòng)平臺(tái)與中間平臺(tái)的主動(dòng)分支的 驅(qū)動(dòng)副為滑動(dòng)移動(dòng)桿、螺旋移動(dòng)桿。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)副,其特征在于連接中間平臺(tái)與定平臺(tái)的分支的驅(qū)動(dòng) 副為螺旋移動(dòng)桿或滑軌滑塊結(jié)構(gòu)。
      5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述空間五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu),其特征在于連接動(dòng)平臺(tái)與 中間平臺(tái)的主動(dòng)分支一端通過(guò)萬(wàn)向鉸與中間平臺(tái)相連,另一端通過(guò)球鉸與動(dòng)平臺(tái)相連。
      6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述空間五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu),其特征在于連接定平臺(tái)與 中間平臺(tái)的分支的驅(qū)動(dòng)副一端與定平臺(tái)上的傾斜軌道相連,一端通過(guò)萬(wàn)向鉸與一根定長(zhǎng)桿 相連,定長(zhǎng)桿通過(guò)萬(wàn)向鉸與中間平臺(tái)相連,每個(gè)分支中的兩個(gè)萬(wàn)向鉸的內(nèi)軸線和外軸線分 別相互平行。
      7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述空間五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu),其特征在于中間平臺(tái)與動(dòng) 平臺(tái)中心通過(guò)一個(gè)僅含一個(gè)萬(wàn)向鉸的被動(dòng)分支相連。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種適用于減振的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)混聯(lián)機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)由定平臺(tái),中間平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、六個(gè)主動(dòng)支鏈和一個(gè)被動(dòng)支鏈構(gòu)成。中間平臺(tái)通過(guò)三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的分支與定平臺(tái)相連,每個(gè)分支中含有一個(gè)固定于定平臺(tái)上的傾斜放置的可伸縮桿作為驅(qū)動(dòng)副,驅(qū)動(dòng)桿的另一端通過(guò)萬(wàn)向鉸與一根定長(zhǎng)桿相連,而定長(zhǎng)桿通過(guò)另一個(gè)萬(wàn)向鉸與中間平臺(tái)相連,且兩個(gè)萬(wàn)向鉸的內(nèi)軸線和外軸線分別相互平行;中間平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)之間通過(guò)三個(gè)結(jié)構(gòu)相同分支連接,每個(gè)分支含有一個(gè)作為驅(qū)動(dòng)副的可伸縮連桿,連桿一端用萬(wàn)向鉸與中間平臺(tái)相連,另一端通過(guò)球鉸與動(dòng)平臺(tái)相連;動(dòng)平臺(tái)與中間平臺(tái)的中心通過(guò)含有一個(gè)萬(wàn)向鉸的被動(dòng)支鏈相連。本發(fā)明將一個(gè)空間三自由度平移機(jī)構(gòu)和一個(gè)兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合起來(lái),具有高剛度、高靈活度的特點(diǎn),而且平移與轉(zhuǎn)動(dòng)完全解耦,控制簡(jiǎn)單。
      文檔編號(hào)B25J9/00GK101716764SQ20091011014
      公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
      發(fā)明者李兵, 楊曉鈞, 趙偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
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