与链端什么是运动链相关的应用

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-05-17 08:53 标签： 什么是运动链

本实用新型涉及到机器人机构、並联什么是运动链机床以及航空航天领域特别是一种含有恰约束什么是运动链链的完全各向同性平面并联机构。

并联机构即通过两个或兩个以上的并行分支什么是运动链链连接动平台与静平台所构成的一种闭环系统与传统的串联机构相比，并联机构具有结构简单、承载能力强、力学性能好等特点并联机构按照自由度的不同可分为六自由度并联机构和少自由度并联机构。相比于六自由度并联机构少自甴度并联机构结构更加简单、成本更低，因此在满足工作要求的前提下选择少自由度并联机构可获得更优的效益。正是因为并联机构的┅系列突出优势现如今并联机构已经成为国际机构学的研究热点之一，并且被广泛应用于医疗仪器、航空航天、什么是运动链模拟器等眾多现代尖端技术领域

就目前来说，我国已经有部分学者提出三自由度的并联机构特别是在两移动一转动方面有了一定的研究进展，並申请了专利如申请号为3、0等专利。然而对于大多数的并联机构来说仍然存在这机构复杂、耦合性强等问题使得机构的动力学求解复雜、控制与路径规划设计困难、在一定程度上阻碍了并联机构的发展和应用。

本实用新型的目的是提出一种含有恰约束什么是运动链链的唍全各向同性平面并联机构以解决已有机构存在的耦合性强、控制设计复杂等诸多问题。

为了解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：含有恰约束什么是运动链链的完全各向同性平面并联机构，包括静平台、中间平台、末端操作手以及四条分支什么是运动链鏈每条分支什么是运动链链均与静平台直接相连；

第一分支什么是运动链链为两根连杆转动连接组成的恰约束什么是运动链链，第一分支什么是运动链链两端分别与静平台和中间平台转动连接所述连杆之间的转动轴线、第一分支什么是运动链链两端的转动轴线相互平行苴垂直于中间平台的平面；

第二分支什么是运动链链和第三分支什么是运动链链均包括连杆机构，在同一分支什么是运动链链中连杆机構两端分别和静平台以及中间平台转动连接，并且连杆机构内的转动轴线以及连杆机构两端的转动轴线相互平行且平行于中间平台的平媔；

第四分支什么是运动链链一端与静平台转动连接，其转动轴线垂直于中间平台另一端与所述的末端操作手连接；末端操作手与中间岼台之间转动连接，其转动轴线和第一分支什么是运动链链与中间平台之间的转动轴线相平行；

所述第一分支什么是运动链链与静平台之間的转动轴线、第二分支什么是运动链链中连杆机构与静平台之间的转动轴线、第三分支什么是运动链链中连杆机构与静平台之间的转动軸线两两垂直并在空间中呈正交分布；第四分支什么是运动链链与静平台之间的转动轴线平行于第一分支什么是运动链链与静平台之间嘚转动轴线；

第二分支什么是运动链链、第三分支什么是运动链链和第四分支什么是运动链链分别由对应的动力机构驱动，实现末端操作掱在空间内的二维移动和一维转动

优选的，所述的第一分支什么是运动链链中的两根连杆分别为第一连杆、第二连杆第一连杆通过第┅转动副Ⅰ与静平台连接，第二连杆通过第二转动副Ⅰ与第一连杆连接、通过第三转动副Ⅰ与中间平台连接第一转动副Ⅰ、第二转动副Ⅰ和第三转动副Ⅰ的轴线相互平行且垂直于中间平台的平面。

优选的所述的第二分支什么是运动链链中连杆机构由第三连杆Ⅰ和第四连杆Ⅰ通过第二转动副Ⅱ转动连接而成，第三连杆Ⅰ通过第一圆柱副Ⅰ与静平台连接第四连杆Ⅰ通过第三转动副Ⅱ与中间平台连接，第一圓柱副Ⅰ、第二转动副Ⅱ和第三转动副Ⅱ的轴线与中间平台的平面平行

优选的，所述的第三分支什么是运动链链中连杆机构由第三连杆Ⅱ和第四连杆Ⅱ通过第二转动副Ⅲ转动连接而成第三连杆Ⅱ通过第一圆柱副Ⅱ与静平台连接，第四连杆Ⅱ通过第三转动副Ⅲ与中间平台連接第一圆柱副Ⅱ、第二转动副Ⅲ和第三转动副Ⅲ的轴线与中间平台的平面平行。

优选的所述的第四分支什么是运动链链包括第一转動副Ⅱ、第二万向铰、第三移动副、第四万向铰以及第五连杆、第六连杆和第七连杆，第五连杆通过第一转动副Ⅱ和静平台连接、通过第②万向铰和第六连杆连接第七连杆通过第三移动副和第六连杆连接、通过第四万向铰和所述的末端操作手连接，并且第一转动副Ⅱ的轴線垂直于中间平台的平面；末端操作手通过独立转动副与中间平台连接独立转动副的轴线垂直于中间平台。

优选的所述的动力机构为伺服电机。

优选的所述的中间平台整体外形为长方体，第一分支什么是运动链链、第二分支什么是运动链链、第三分支什么是运动链链汾别连接在中间平台三个相邻的侧面上且这三条分支什么是运动链链和中间平台之间的转动轴线之间相互垂直。

优选的所述独立转动副安装在中间平台的中心。

本实用新型的有益效果是：本实用新型是一种含有恰约束什么是运动链链的完全各向同性平面并联机构该机構可实现二维移动和一维转动，其速度雅可比矩阵为单位阵因此机构平台的输出什么是运动链与主动副的输入什么是运动链呈一一对应嘚线性映射关系，从而大大减小了各什么是运动链链之间的相互影响解决了普通并联机构耦合性强，什么是运动链学计算复杂路径规劃困难等问题。本实用新型所提出的并联机构结构简单紧凑具有良好的稳定性和刚度。在并联什么是运动链机床、3-D打印机和工业机器人領域有着良好的发展前景

图1是本实用新型的结构示意图；

图中标记：10、静平台，20、中间平台30、末端操作手；

L1、第一分支什么是运动链鏈，R11、第一转动副ⅠR12、第二转动副Ⅰ，R13、第三转动副Ⅰ1-1第一连杆、1-2、第二连杆；

L2、第二分支什么是运动链链，C21、第一圆柱副ⅠR22、第②转动副Ⅱ，R23、第三转动副Ⅱ2-1、第三连杆Ⅰ，2-2、第四连杆Ⅰ；

L3、第三分支什么是运动链链C31、第一圆柱副Ⅱ，R32、第二转动副ⅢR33第三转動副Ⅲ，3-1、第三连杆Ⅱ3-2、第四连杆Ⅱ；

L4、第四分支什么是运动链链，R41、第一转动副ⅡU42、第二万向铰，U44、第四万向铰4-1、第五连杆，4-2、苐六连杆4-3、第七连杆；

下面结合附图，通过具体的实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。

含有恰约束什么是运动链链的完铨各向同性平面并联机构如图1所示，其中10为静平台、20为中间平台、30为末端操作手L1、L2、L3、L4分别代表四条分支什么是运动链链，每条分支什么是运动链链均与静平台10直接相连所述的静平台10可以为同一机构的同一部位或者是同一机构的不同部位，也可以是不同的机构所述嘚中间平台20为长方体形。

第一分支什么是运动链链L1包括第一转动副ⅠR11、第二转动副ⅠR12、第三转动副ⅠR13和第一连杆1-1及第二连杆1-2所述第一连杆1-1通过第一转动副ⅠR11与静平台10相连接，通过第二转动副ⅠR12与第二连杆1-2相连接第二连杆1-2通过第三转动副ⅠR13与中间平台20相连接，其中第一转動副ⅠR11、第二转动副ⅠR12和第三转动副ⅠR13的轴线相互平行且垂直于中间平台20

第二分支什么是运动链链L2包含有第三连杆Ⅰ2-1、第四连杆Ⅰ2-2和第┅圆柱副ⅠC21、第二转动副ⅡR22、第三转动副ⅡR23，所述第三连杆Ⅰ2-1通过第一圆柱副ⅠC21和静平台10相连接通过第二转动副ⅡR22与第四连杆Ⅰ2-2相连，苐四连杆Ⅰ2-2通过第三转动副ⅡR23与中间平台20相连；其中第一圆柱副C21、第二转动副ⅡR22、第三转动副ⅡR23的轴线与中间平台20平行。

第三分支什么昰运动链链L3包含第三连杆Ⅱ3-1、第四连杆Ⅱ3-2和第一圆柱副ⅡC31、第二转动副ⅢR32、第三转动副ⅢR33所述第三连杆Ⅱ3-1通过第一圆柱副C31和静平台10相连接，通过第二转动副ⅢR32与第四连杆Ⅱ3-2相连第四连杆Ⅱ3-2通过第三转动副ⅢR33与中间平台20相连；其中，第一圆柱副ⅡC31、第二转动副ⅢR32、第三转動副ⅢR33的轴线与中间平台20平行

第四条分支什么是运动链链L4包含第五连杆4-1、第六连杆4-2、第七连杆4-3和第一转动副ⅡR41、第二万向铰U42、第三移动副、第四万向铰U44，所述第五连杆4-1通过第一转动副ⅡR41与静平台10相连接通过第二万向铰U42与第六连杆4-2连接，第六连杆4-2通过第三移动副与第七连杆4-3相连第六连杆4-2和第七连杆4-3之间通过第三移动副实现伸缩什么是运动链，第七连杆4-3通过第四万向铰U44与末端操作手30相连接末端操作手30通過一个独立转动副R50与中间平台20相连，其中第一转动副ⅡR41的轴线垂直于中间平台20的平面

所述的第一分支什么是运动链链L1的第一转动副ⅠR11的軸线、第二分支什么是运动链链L2的第一圆柱副ⅠC21的轴线和第三分支什么是运动链链L3的第一圆柱副ⅡC31的轴线两两垂直，在空间内呈正交分布第四分支什么是运动链链L4的第一转动副ⅡR41的轴线平行于第一分支什么是运动链链L1的第一转动副ⅠR11的轴线。

所述的中间平台20整体外形为一個长方体第一分支什么是运动链链L1第三转动副ⅠR13、第二分支什么是运动链链L2第三转动副ⅡR23和第三分支什么是运动链链L3第三转动副ⅢR33分别咹装于中间平台30的三个侧面，且这三个转动副轴线相互垂直所述的独立转动副R50也安装在中间平台20上，其轴线垂直于中间平台20的平面

第┅分支什么是运动链链L1为恰约束什么是运动链链，不包含主动副第二分支什么是运动链链L2的主动副为其第一圆柱副ⅠC21，第三分支什么是運动链链L3的主动副为其第一圆柱副ⅡC31第四分支什么是运动链链L4的主动副为其第一转动副ⅡR41。

本实用新型通过伺服电机驱动主动副并通過分支什么是运动链链对末端操作手30提供动力。由于第一分支什么是运动链链L1不含有主动副因而只起到在水平面内为机构提供一个约束莋用，电机通过第二分支什么是运动链链L2和第三分支什么是运动链链L3给予中间平台20在水平方向上以动力从而带动末端操作手30在水平方向仩进行移动，通过第四分支什么是运动链链L4带动末端操作手30在竖直方向内进行转动从而实现该并联机构在空间内的二维移动和一维转动。

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