申请/专利权人：西安工程大学

申请日：2019-05-06

公开（公告）日：2021-06-01

公开（公告）号：CN110270981B

主分类号：B25J9/00(20060101)

分类号：B25J9/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.06.01#授权;2019.10.22#实质审查的生效;2019.09.24#公开

摘要：本发明公开的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，包括有动平台和定平台，动平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台连接；该机构具有一维球面转动自由度Rs和一维移动自由度P，一维转动自由度R；丰富了现有机构2R1T两转动和一移动的构型，这类新型并联机构在运动仿真、车床等领域具有一定的应用前景。

主权项：1.一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，包括有动平台11和定平台12，所述动平台11分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台12连接；所述第一支链包括有依次连接的球副S11、第一连杆1、移动副P12、第二连杆2及球副S13，所述球副S11还与定平台12连接，所述球副S13还与动平台11连接；所述移动副P12连接有液压驱动电机；所述第二支链包括有依次连接的球副S21、第三连杆3、移动副P22、第四连杆4及球副S23，所述球副S21还与定平台12连接，所述球副S23还与动平台11连接；所述移动副P22连接有液压驱动电机；所述第三支链包括有依次连接的球副S31、第五连杆5、移动副P32、第六连杆6、球副S32，所述球副S31还与定平台12连接，所述球副S32还与动平台11连接；所述移动副P32连接有液压驱动电机；所述第四支链包括有依次连接的转动副R46、第十连杆10、移动副P45及第九Y形连杆9，所述第九Y形连杆9包括有直杆，所述直杆的一端与移动副P45相连，所述直杆的另一端设有两个叉杆，两个所述叉杆分别连接有第五子支链及第六子支链，所述第五子支链及所述第六子支链还分别与定平台12连接；所述转动副R46还与动平台11连接；所述第五子支链包括有依次连接的转动副R41、第七连杆7及转动副R43，所述转动副R41还与定平台12连接；所述第六子支链包括有依次连接的转动副R42、第八连杆8及转动副R44，所述转动副R42还与定平台12连接；所述转动副R43与所述第九Y形连杆9中的一个叉杆连接，所述转动副R44与所述第九Y形连杆9中的另一个叉杆连接。

全文数据：一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构技术领域本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构。背景技术并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6个自由度并联机构的研究较为全面和深入，但并联机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特的优势。目前，现有RPR型并联机构第一个转动轴线固定，不能在空间做一维转动，具有一维球面转动自由度Rs和一维移动自由度P，一维转动自由度R的并联机构比较少见。这类新型并联机构在运动仿真、车床等领域具有一定的应用前景。发明内容本发明的目的是提供一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，解决了现有RPR型并联机构第一个转动轴线固定，不能在空间做一维转动的问题。本发明所采用的技术方案是，一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，包括有动平台和定平台，动平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台连接；本发明的特征还在于，第一支链包括有依次连接的球副S11、第一连杆、移动副P12、第二连杆及球副S13，球副S11还与定平台连接，球副S13还与动平台连接；移动副P12连接有液压驱动电机。第二支链包括有依次连接的球副S21、第三连杆、移动副P22、第四连杆及球副S23，球副S21还与定平台连接，球副S23还与动平台连接；移动副P22连接有液压驱动电机。第三支链包括有依次连接的球副S31、第五连杆、移动副P32、第六连杆、球副S32，球副S31还与定平台连接，球副S32还与动平台连接；移动副P32连接有液压驱动电机。第四支链包括有依次连接的转动副R46、第十连杆、移动副P45及第九Y形连杆，第九Y形连杆包括有直杆，直杆的一端与移动副P45相连，直杆的另一端设有两个叉杆，两个叉杆分别连接有第五子支链及第六子支链，第五子支链及所述第六子支链还分别与定平台连接；转动副R46还与动平台连接。第五子支链包括有依次连接的转动副R41、第七连杆及转动副R43，转动副R41还与定平台连接；第六子支链包括有依次连接的转动副R42、第八连杆及转动副R44，转动副R42还与定平台连接；转动副R43与第九Y形连杆中的一个叉杆连接，转动副R44与所述第九Y形连杆中的另一个叉杆连接。本发明的有益效果是，该机构具有一维球面转动自由度Rs和一维移动自由度P，一维转动自由度R；丰富了现有机构2R1T两转动和一移动的构型，该机构可实现特殊的空间二维转动和一维移动，这类新型并联机构在运动仿真、车床等领域具有一定的应用前景。附图说明图1是本发明一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构的机构示意图。图中，1.第一连杆，2.第二连杆，3.第三连杆，4.第四连杆，5.第五连杆，6.第六连杆，7.第七连杆，8.第八连杆，9.第九Y形连杆，10.第十连杆，11.动平台，12.定平台。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本发明一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，如图1所示，包括有动平台11和定平台12，动平台11分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台12连接；定义动平台11与第一支链连接处为A1，定义动平台11与所述第二支链连接处为A2，定义动平台11与第三支链连接处为A3，定义动平台11与第四支链连接处为o；定义定平台12与第一支链连接处为B1，定义定平台12与所述第二支链连接处为B2，定义定平台12与第三支链连接处为B3，定义定平台12与第四支链连接处为B4，B5；即动平台11为A1、A2、A3、o所在平面，定平台12为B1、B2、B3、B4、B5所在平面；第一支链包括有依次连接的球副S11、第一连杆1、移动副P12、第二连杆2及球副S13，球副S11还与定平台12连接，球副S13还与动平台11连接；第二支链包括有依次连接的球副S21、第三连杆3、移动副P22、第四连杆4及球副S23，球副S21还与定平台12连接，球副S23还与动平台11连接；第三支链包括有依次连接的球副S31、第五连杆5、移动副P32、第六连杆6、球副S32，球副S31还与定平台12连接，球副S32还与动平台11连接；第四支链包括有依次连接的转动副R46、第十连杆10、移动副P45及第九Y形连杆9，第九Y形连杆9包括有直杆，直杆的一端与移动副P45相连，直杆的另一端设有两个叉杆，两个叉杆分别连接有第五子支链及第六子支链，第五子支链及第六子支链还分别与定平台12连接；转动副R46还与动平台11连接。第五子支链包括有依次连接的转动副R41、第七连杆7及转动副R43，转动副R41还与定平台12连接；第六子支链包括有依次连接的转动副R42、第八连杆8及转动副R44，转动副R42还与定平台12连接；转动副R43与第九Y形连杆9中的一个叉杆连接，转动副R44与第九Y形连杆9中的另一个叉杆连接。第九Y形连杆通过移动副P45与第十连杆10连接，第十连杆10通过转动副R46与动平台11连接。转动副R41、转动副R42、转动副R43、转动副R44的轴线相交于1点。移动副P12连接有液压驱动电机。移动副P22连接有液压驱动电机。移动副P32连接有液压驱动电机。在图1所示机构位形下，移动副P45与动平台11所在平面垂直，三个移动副P12、移动副P22、移动副P32沿空间的一般方向。转动副R41、转动副R42、转动副R43、转动副R44的转动轴线相交于一点。转动副R46的转动轴线与移动副P45的移动方向垂直。动平台11上运动副的连接点A1A2A3形成等边三角形，定平台12上运动副的连接点B1B2B3形成等边三角形。动平台上的点o为等边三角形A1A2A3的中心。转动副R41、R42、R43、R44轴线的交点为定平台B1B2B3等边三角形的中心，B1、B2、B3、B4、B5在同一平面。当机构处于图1所示位形，控制驱动移动副P12、移动副P22、移动副P32可实现机构的控制，机构可绕转动副R41、转动副R42、转动副R43、转动副R44的轴线交点做一维转动，沿移动副P45移动，沿转动轴线R46转动。本发明的并联机构通过四条支链的设置在一定条件下通过控制驱动移动副P12、移动副P22、移动副P32，实现机构的控制。该机构具有一维球面转动自由度Rs和一维移动自由度P，一维转动自由度R；丰富了现有机构2R1T两转动和一移动的构型，这类新型并联机构在运动仿真、车床等领域具有一定的应用前景。

权利要求：1.一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，包括有动平台11和定平台12，所述动平台11分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链与定平台12连接。2.根据权利要求1所述的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，所述第一支链包括有依次连接的球副S11、第一连杆1、移动副P12、第二连杆2及球副S13，所述球副S11还与定平台12连接，所述球副S13还与动平台11连接。3.根据权利要求2所述的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，所述移动副P12连接有液压驱动电机。4.根据权利要求1所述的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，所述第二支链包括有依次连接的球副S21、第三连杆3、移动副P22、第四连杆4及球副S23，所述球副S21还与定平台12连接，所述球副S23还与动平台11连接。5.根据权利要求4所述的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，所述移动副P22连接有液压驱动电机。6.根据权利要求1所述的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，所述第三支链包括有依次连接的球副S31、第五连杆5、移动副P32、第六连杆6、球副S32，所述球副S31还与定平台12连接，所述球副S32还与动平台11连接。7.根据权利要求6所述的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，所述移动副P32连接有液压驱动电机。8.根据权利要求1所述的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，所述第四支链包括有依次连接的转动副R46、第十连杆10、移动副P45及第九Y形连杆9，所述第九Y形连杆9包括有直杆，所述直杆的一端与移动副P45相连，所述直杆的另一端设有两个叉杆，两个所述叉杆分别连接有第五子支链及第六子支链，所述第五子支链及所述第六子支链还分别与定平台12连接；所述转动副R46还与动平台11连接。9.根据权利要求8所述的一种具有球面转动运动副的RPR型并联机构，其特征在于，所述第五子支链包括有依次连接的转动副R41、第七连杆7及转动副R43，所述转动副R41还与定平台12连接；所述第六子支链包括有依次连接的转动副R42、第八连杆8及转动副R44，所述转动副R42还与定平台12连接；所述转动副R43与所述第九Y形连杆9中的一个叉杆连接，所述转动副R44与所述第九Y形连杆9中的另一个叉杆连接。

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