一種混合驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器與機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混合驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)O
【背景技術(shù)】
[0002]混合驅(qū)動(dòng)可控機(jī)構(gòu)是一個(gè)多自由度機(jī)構(gòu)，其同時(shí)采用實(shí)時(shí)不可控電機(jī)和實(shí)時(shí)可控電機(jī)作為動(dòng)力源，兩種類型的輸入運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)多自由度機(jī)構(gòu)合成后產(chǎn)生所需的輸出運(yùn)動(dòng)?；旌向?qū)動(dòng)可控機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)可以有多種形式，目前多為二自由度五桿機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、柔性好，構(gòu)型尺寸和運(yùn)動(dòng)輸入變化大，為機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化提供較大的空間，作為閉環(huán)并聯(lián)機(jī)械手和機(jī)器人的主體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，廣泛用于從事微小零部件精密取放、組裝、排列與包裝作業(yè)領(lǐng)域。
[0003]專利201310452325.9公開了一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，專利201120237947.6公開了一種具有同時(shí)輸出大力矩和高速度特性的兩自由度可控五桿機(jī)構(gòu)，專利200820190530.7公開了一種能實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)軌跡的受控平面五桿機(jī)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái)。以上各種形式的五桿機(jī)構(gòu)，工作平面都為立式，具有運(yùn)動(dòng)空間小、運(yùn)動(dòng)性能穩(wěn)定性差、機(jī)構(gòu)剛性差的不足；五桿機(jī)構(gòu)機(jī)架長度固定，五桿機(jī)構(gòu)沒有可重構(gòu)的特性?；旌衔鍡U機(jī)構(gòu)實(shí)際作為機(jī)器人應(yīng)用之前，需要對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，但經(jīng)專利與文獻(xiàn)檢索目前尚未有混合驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的五桿模型剛性差、運(yùn)動(dòng)空間小、不能快速重構(gòu)、原動(dòng)件起始角讀取困難的問題，提供一種工作空間大，動(dòng)力裝置多樣化，組裝拆卸靈活的混合驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
[0005]本發(fā)明為解決上述問題而采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種混合驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括工作平臺(tái)、可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)和機(jī)架長度調(diào)節(jié)裝置，所述工作平臺(tái)包括八條A型帶槽型材、四條B型帶槽型材、地腳螺栓、坐標(biāo)臺(tái)面和II號(hào)伺服電機(jī)，八條A型帶槽型材構(gòu)成兩個(gè)等邊矩形框，兩個(gè)等邊矩形框呈上下兩層分布，且上下兩個(gè)等邊矩形框通過螺栓與B型帶槽型材相連接，坐標(biāo)臺(tái)面設(shè)置在上層的等邊矩形框上，地腳螺栓設(shè)置在B型帶槽型材的下端面，II號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)支座設(shè)置在坐標(biāo)臺(tái)面的下表面上，II號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)軸延伸到坐標(biāo)臺(tái)面的上方；
[0007]所述機(jī)架長度調(diào)節(jié)裝置包括L型支架、C型帶槽型材、I號(hào)步進(jìn)電機(jī)、左聯(lián)軸器、右聯(lián)軸器、I號(hào)伺服電機(jī)、左絲母滑塊、兩組原動(dòng)件起始角測(cè)量裝置、II號(hào)步進(jìn)電機(jī)、右絲母滑塊、第一滾珠絲杠、兩根導(dǎo)向軸、第二滾珠絲杠、兩組支座、III號(hào)步進(jìn)電機(jī)和底板，底板通過C型帶槽型材和L型支架設(shè)置在坐標(biāo)臺(tái)面的上方，兩組支座對(duì)稱設(shè)置在底板的兩端，兩根導(dǎo)向軸呈前后對(duì)稱狀態(tài)設(shè)置在兩組支座之間，第一滾珠絲杠和第二滾珠絲杠也呈前后對(duì)稱狀態(tài)設(shè)置在兩組支座之間，且第一滾珠絲杠位于后側(cè)的導(dǎo)向軸的外側(cè)，第二滾珠絲杠位于前側(cè)的導(dǎo)向軸的外側(cè)，第一滾珠絲杠的左端延伸到左端的支座的左側(cè)并與左聯(lián)軸器的一端連接，左聯(lián)軸器的另一端與I號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸連接，I號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)支座固定在底板上，第二滾珠絲杠的右端延伸到右端的支座的右側(cè)并與右聯(lián)軸器的一端連接，右聯(lián)軸器的另一端與III號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸連接，III號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)支座固定在底板上，左絲母滑塊和右絲母滑塊通過本身具有的四孔分別與第一滾珠絲杠、第二滾珠絲杠和兩根導(dǎo)向軸進(jìn)行同軸心連接，I號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)支座裝在左絲母滑塊上，II號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)支座裝在右絲母滑塊上，兩組原動(dòng)件起始角測(cè)量裝置的測(cè)量電機(jī)軸分別裝在I號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)軸和II號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上；
[0008]所述可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)包括I號(hào)原動(dòng)件、II號(hào)原動(dòng)件、I號(hào)連桿、II號(hào)連桿、I號(hào)配墊套筒和I號(hào)連接芯軸，I號(hào)原動(dòng)件的一端與II號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)軸或者I號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)軸同步連接，并且I號(hào)原動(dòng)件的下端面與坐標(biāo)臺(tái)面平行，I號(hào)原動(dòng)件的另一端與I號(hào)連桿的一端相連接，I號(hào)連桿的另一端與II號(hào)連桿的一端相連接，II號(hào)連桿的另一端通過I號(hào)連接芯軸與II號(hào)原動(dòng)件的一端相連接，I號(hào)配墊套筒套裝在I號(hào)連接芯軸外，II號(hào)原動(dòng)件的另一端與II號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸同步連接。
[0009]本發(fā)明所述的原動(dòng)件起始角測(cè)量裝置包括測(cè)量外殼，在測(cè)量外殼的外表面上設(shè)置刻度，在測(cè)量外殼的中心處設(shè)置測(cè)量電機(jī)軸，在測(cè)量電機(jī)軸的頂端設(shè)置指針，指針與刻度匹配使用，在測(cè)量外殼內(nèi)測(cè)量電機(jī)軸的中下部設(shè)置動(dòng)圓盤，在動(dòng)圓盤上沿動(dòng)圓盤圓周方向上均勻設(shè)置若干小孔，在測(cè)量外殼內(nèi)位于動(dòng)圓盤的上方設(shè)置靜圓盤，在靜圓盤上設(shè)置光電傳感器，測(cè)量電機(jī)軸的底端與II號(hào)步進(jìn)電機(jī)或I號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)軸相連接。使用時(shí)指針在測(cè)量外殼的外表面的刻度上所指的位置即為原動(dòng)件的起始角位置，由于動(dòng)圓盤與指針及測(cè)量電機(jī)軸為同軸心固定裝配，并且動(dòng)圓盤上沿圓周方向設(shè)置均布小孔，動(dòng)圓盤在測(cè)量電機(jī)軸的帶動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)經(jīng)過光電傳感器時(shí)會(huì)產(chǎn)生明暗交錯(cuò)的光信號(hào)，光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，供電腦采集進(jìn)行處理，這樣就可以自動(dòng)測(cè)量原動(dòng)件的起始角以及旋轉(zhuǎn)角。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的II號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)軸與II號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸可在同一條直線上，也可不在同一條直線上。
[0011]本發(fā)明所述的可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)還包括II號(hào)配墊套筒和II號(hào)連接芯軸，I號(hào)原動(dòng)件的一端與I號(hào)伺服電機(jī)的電機(jī)軸同步連接，并且I號(hào)原動(dòng)件的下端面與坐標(biāo)臺(tái)面平行，I號(hào)原動(dòng)件的另一端通過II號(hào)連接芯軸與I號(hào)連桿的一端相連接，II號(hào)配墊套筒套裝在II號(hào)連接芯軸外，I號(hào)連桿的另一端與II號(hào)連桿的一端相連接，II號(hào)連桿的另一端通過I號(hào)連接芯軸與II號(hào)原動(dòng)件的一端相連接，I號(hào)配墊套筒套裝在I號(hào)連接芯軸外，II號(hào)原動(dòng)件的另一端與II號(hào)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸同步連接，且I號(hào)原動(dòng)件與II號(hào)原動(dòng)件的對(duì)稱中性面共面。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列有益效果:
[0013]1、本發(fā)明的坐標(biāo)臺(tái)面即工作平臺(tái)與機(jī)架長度調(diào)節(jié)裝置固定連接，形成五桿機(jī)構(gòu)的臥式工作空間，區(qū)別于傳統(tǒng)的立式工作空間。臥式工作空間具有工作平面范圍廣、運(yùn)動(dòng)性能穩(wěn)定、原動(dòng)件的起始角容易控制、并且可以在桿件的鉸接處安放加速度，應(yīng)力等傳感器，為五桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)分析提供有力的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0014]2、本發(fā)明的II號(hào)步進(jìn)電機(jī)或I號(hào)伺服電機(jī)與原動(dòng)件起始角測(cè)量裝置共軸驅(qū)動(dòng)，可以直接從原動(dòng)件起始角測(cè)量裝置讀出原動(dòng)件的起始角，為研宄原動(dòng)件起始角對(duì)混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0015]3、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)五桿機(jī)構(gòu)的三種構(gòu)型，包括原動(dòng)件同軸心重構(gòu)模式、原動(dòng)件不同軸心重構(gòu)模式、原動(dòng)件對(duì)稱中性面共面重構(gòu)模式，實(shí)現(xiàn)了五桿機(jī)構(gòu)的模塊化、可重構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)架長度調(diào)節(jié)裝置可以改變五桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架長度。原動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)裝置采用伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)方式，通過可編程控制器制定不同的控制策略，輸出預(yù)期可控軌跡。本發(fā)明為混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特性規(guī)律研宄奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，有利于混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)在從事微小零部件精密取放作業(yè)、組裝、排列與包裝領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
:
[0016]圖1為本發(fā)明混合驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的等軸測(cè)三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明混合驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明左絲母滑塊等軸測(cè)三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明右絲母滑塊等軸測(cè)三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明混合驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)原動(dòng)件初始角測(cè)量裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；