一种三平移并联操作装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110273049.0

申请日:

2011.09.15

公开号:

CN102350653A

公开日:

2012.02.15

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B23Q 5/22申请公布日:20120215|||实质审查的生效IPC(主分类):B23Q 5/22申请日:20110915|||公开

IPC分类号:

B23Q5/22; B25J11/00

主分类号:

B23Q5/22

申请人:

常州大学

发明人:

沈惠平; 邓嘉鸣; 杨廷力; 余同柱; 朱伟

地址:

213164 江苏省常州市科教城内

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种三平移并联操作装置,包括动平台(1)、静平台(2)及联接在动平台(1)、静平台(2)之间的三条相同支链,其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联后,再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成,且每条支链的两端分别通过前述的移动副和转动副分别与动平台(1)、静平台(2)相联;三条相同支链中的一条或二条,可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构,再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构来替代;进一步,三条相同支链中的第三条,可用一球副-球副-转动副的串联结构(S-S-R)来替代。控制静平台上三个转动构件,即可获得动平台三维纯平移输出。该机构工作空间大、制造安装方便,可作为新型并联坐标测量机、划线机、雕刻机、喷涂机、机器人等智能装备的执行机构。

权利要求书

1: 一种三平移并联操作装置, 包括动平台 (1)、 静平台 (2) 及联接在动平台 (1)、 静平台 (2) 之间的三条相同支链, 其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联后, 再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成, 且每条支链的两端分别通过前述 的移动副和转动副分别与动平台 (1)、 静平台 (2) 相联。
2: 按照权利要求 1 所述的三平移并联操作装置, 其特征在于三条相同支链中的一条或 二条, 可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构, 再串联另一具有轴线相互平行的二 个转动副串联的结构来替代。
3: 按照权利要求 1 所述的三平移并联操作装置, 其特征在于三条相同支链中的第三 条, 可用一球副 - 球副 - 转动副的串联结构 (S-S-R) 或球副 - 移动副 - 球副 (S-P-S) 的串 联结构来替代。

说明书


一种三平移并联操作装置

    【技术领域】
     本发明涉及一种机器人和智能装备的执行机构, 具体地说是为机器人和并联机 床、 并联坐标测量、 划线机、 雕刻机与并联机器等提供一种新型的三平移并联操作装置。背景技术
     并联机构在机器人、 虚拟轴机床、 坐标测量机、 仿真平台、 微操作机械手等领域获 得了广泛应用, 6 自由度 Stewart 并联机床, 被认为是二十世纪以来机床结构的一次革命 ; 并联结构的虚轴坐标测量机 ( 含测量划线机 ), 也是近年来科学测量仪上的一个重大进展, 它具有结构刚性大、 运动速度高、 误差不叠加等独特性, 可使测量精度及测量效率等性能得 到很大改善。目前, 对于 6-SPS 和 6-RSS 机构来说, 其末端执行器的空间位姿比较灵活, 但 由于该机构的结构相对比较复杂, 致使其末端执行器的求解和应用较困难。
     在工业应用中, 常要求具有 2-5 自由度的少自由度并联机构, 不少学者研究了三 维纯平移输出并联机构, 如 Delta 机构、 Star Like 机构等 ; Tsai 提出的三维移动并联机 构 (Tsai, Patent Nember : 5656905, 1997), 其主要特点是运动学正解为 8 次、 位置与方 向解耦、 工作空间较大、 完全由转动副组成。中国学者在新型三维纯平移输出并联机构 的研究与发明上也取得了一大批重要成果 ( 如 : 专利申请号 : 01108297.6 ; 01113519.0 ; 01108297.6 ; 01108283.6 等 )。
     综上所述, 并联数控机床和并联坐标测量机、 雕刻机、 划线机及并联机器人等的发 展和实用化需要创造出优于现有机构的新机型。 发明内容
     本发明目的是克服现有技术的缺点, 提供一类新的三平移并联操作装置, 其技术 方案是 : 一种三平移并联操作装置, 包括动平台 (1)、 静平台 (2) 及联接在动平台 (1)、 静平 台 (2) 之间的三条相同支链, 其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联 后, 再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成, 且每条支链的两端分别通过 前述的移动副和转动副分别与动平台 (1)、 静平台 (2) 相联 ; 其中, 三条相同支链中的一条 或二条, 可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构, 再串联另一具有轴线相互平行的 二个转动副串联的结构来替代 ; 进一步, 三条相同支链中的第三条, 可用一球副 - 球副 - 转 动副的串联结构 (S-S-R) 或球副 - 移动副 - 球副 (S-P-S) 的串联结构来替代。控制静平台 上三个转动副, 即可获得动平台三维纯平移输出。
     该类机构具有结构简单、 工作空间较大、 便于制造安装等优点, 为虚轴机床、 机器 人、 虚轴坐标测量机、 雕刻机、 划线机及微动机器人的开发与实用化提供了可能。 附图说明
     附图 1 为本发明第一个实施例的结构示意图。
     附图 2 为本发明第二个实施例的结构示意图。附图 3 为本发明第三个实施例的结构示意图。具体实施方式
     下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。
     附图 1 所示为本发明的第一个实施例, 它包括动平台 1、 静平台 2 及联接在动平台 1、 静平台 2 之间的三条相同支链, 每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副构成串联结 构 R11-R12-R13 后, 再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副 P14 串联而成, 且每条支链 的两端分别通过前述的移动副 P14 和转动副 R11 分别与动平台 1、 静平台 2 相联。
     作为本发明的第二个实施例, 把第一个实施例中三条相同支链中的第三条, 用具 有轴线相互平行的三个转动副串联结构 R31-R32-R33, 再串联另一具有轴线相互平行的二个 转动副串联的结构 R34-R35 来替代。
     作为本发明的第三个实施例, 把第一个实施例中三条相同支链中的第三条, 用一 球副 - 球副 - 转动副的串联结构 S1-S2-R31 来替代。
     控制下静平台 1 上三个驱动副 R11、 R21、 R31 的运动, 就可控制上动平台 1 实现 X、 Y、 Z 方向的三维纯平移输出。该种并联机构的结构设计及驱动控制等均可按常规机电技术进 行设计和安装, 该并联机构可作为集装运输用的码垛机、 并联坐标测量机、 机器人、 雕刻机 的执行机构。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102350653A43申请公布日20120215CN102350653ACN102350653A21申请号201110273049022申请日20110915B23Q5/22200601B25J11/0020060171申请人常州大学地址213164江苏省常州市科教城内72发明人沈惠平邓嘉鸣杨廷力余同柱朱伟54发明名称一种三平移并联操作装置57摘要一种三平移并联操作装置,包括动平台1、静平台2及联接在动平台1、静平台2之间的三条相同支链,其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联后,再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成,且每条支链的两端分别通过前述的移。

2、动副和转动副分别与动平台1、静平台2相联;三条相同支链中的一条或二条,可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构,再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构来替代;进一步,三条相同支链中的第三条,可用一球副球副转动副的串联结构SSR来替代。控制静平台上三个转动构件,即可获得动平台三维纯平移输出。该机构工作空间大、制造安装方便,可作为新型并联坐标测量机、划线机、雕刻机、喷涂机、机器人等智能装备的执行机构。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页CN102350656A1/1页21一种三平移并联操作装置,包括动平台1、静平台2及联接在动平台。

3、1、静平台2之间的三条相同支链,其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联后,再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成,且每条支链的两端分别通过前述的移动副和转动副分别与动平台1、静平台2相联。2按照权利要求1所述的三平移并联操作装置,其特征在于三条相同支链中的一条或二条,可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构,再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构来替代。3按照权利要求1所述的三平移并联操作装置,其特征在于三条相同支链中的第三条,可用一球副球副转动副的串联结构SSR或球副移动副球副SPS的串联结构来替代。权利要求书CN102350653ACN102350656A。

4、1/2页3一种三平移并联操作装置技术领域0001本发明涉及一种机器人和智能装备的执行机构,具体地说是为机器人和并联机床、并联坐标测量、划线机、雕刻机与并联机器等提供一种新型的三平移并联操作装置。背景技术0002并联机构在机器人、虚拟轴机床、坐标测量机、仿真平台、微操作机械手等领域获得了广泛应用,6自由度STEWART并联机床,被认为是二十世纪以来机床结构的一次革命;并联结构的虚轴坐标测量机含测量划线机,也是近年来科学测量仪上的一个重大进展,它具有结构刚性大、运动速度高、误差不叠加等独特性,可使测量精度及测量效率等性能得到很大改善。目前,对于6SPS和6RSS机构来说,其末端执行器的空间位姿比较。

5、灵活,但由于该机构的结构相对比较复杂,致使其末端执行器的求解和应用较困难。0003在工业应用中,常要求具有25自由度的少自由度并联机构,不少学者研究了三维纯平移输出并联机构,如DELTA机构、STARLIKE机构等;TSAI提出的三维移动并联机构TSAI,PATENTNEMBER5656905,1997,其主要特点是运动学正解为8次、位置与方向解耦、工作空间较大、完全由转动副组成。中国学者在新型三维纯平移输出并联机构的研究与发明上也取得了一大批重要成果如专利申请号011082976;011135190;011082976;011082836等。0004综上所述,并联数控机床和并联坐标测量机、雕。

6、刻机、划线机及并联机器人等的发展和实用化需要创造出优于现有机构的新机型。发明内容0005本发明目的是克服现有技术的缺点,提供一类新的三平移并联操作装置,其技术方案是一种三平移并联操作装置,包括动平台1、静平台2及联接在动平台1、静平台2之间的三条相同支链,其特征在于每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副串联后,再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副串联而成,且每条支链的两端分别通过前述的移动副和转动副分别与动平台1、静平台2相联;其中,三条相同支链中的一条或二条,可用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构,再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构来替代;进一步,三条相同支链中的第三条,。

7、可用一球副球副转动副的串联结构SSR或球副移动副球副SPS的串联结构来替代。控制静平台上三个转动副,即可获得动平台三维纯平移输出。0006该类机构具有结构简单、工作空间较大、便于制造安装等优点,为虚轴机床、机器人、虚轴坐标测量机、雕刻机、划线机及微动机器人的开发与实用化提供了可能。附图说明0007附图1为本发明第一个实施例的结构示意图。0008附图2为本发明第二个实施例的结构示意图。说明书CN102350653ACN102350656A2/2页40009附图3为本发明第三个实施例的结构示意图。具体实施方式0010下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。0011附图1所示为本发明的第一。

8、个实施例,它包括动平台1、静平台2及联接在动平台1、静平台2之间的三条相同支链,每条支链分别由轴线相互平行的三个转动副构成串联结构R11R12R13后,再和轴线与前面三个转动副轴线平行的移动副P14串联而成,且每条支链的两端分别通过前述的移动副P14和转动副R11分别与动平台1、静平台2相联。0012作为本发明的第二个实施例,把第一个实施例中三条相同支链中的第三条,用具有轴线相互平行的三个转动副串联结构R31R32R33,再串联另一具有轴线相互平行的二个转动副串联的结构R34R35来替代。0013作为本发明的第三个实施例,把第一个实施例中三条相同支链中的第三条,用一球副球副转动副的串联结构S1S2R31来替代。0014控制下静平台1上三个驱动副R11、R21、R31的运动,就可控制上动平台1实现X、Y、Z方向的三维纯平移输出。该种并联机构的结构设计及驱动控制等均可按常规机电技术进行设计和安装,该并联机构可作为集装运输用的码垛机、并联坐标测量机、机器人、雕刻机的执行机构。说明书CN102350653ACN102350656A1/1页5图1图2图3说明书附图CN102350653A。

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