一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构
本申请公开了一种可实现三维平动二维转动的新型五自由度并联机构,涉及五自由度并联机构技术领域。不仅结构简单,而且运动平台平面始终有且只有垂直方向的力偶,确保运动平台在全域全方位能实现稳定的两转三移运动。该五自由度并联机构包括机架、运动平台、横向直线模组、纵向直线模组、横梁组件、第一支链和两个第二支链;横向直线模组的固定端和纵向直线模组的固定端均连接在机架的底部;第一支链的两端分别与横向直线模组的滑动端和运动平台铰接;横梁组件与横向直线模组平行设置;纵向直线模组的滑动端连接在横梁组件中部,两个第二支链的固定端分别铰接在横梁组件的两端;两个第二支链的伸缩端均铰接在运动平台上。
并联机构具有多闭环的结构特征,通过多个运动支链协同作用实现末端的运动输出,是与传统机构互为补充的机构。并联机构与串联机构相比具有累积误差小、精度较高、动态响应好、结构紧凑、刚度高、承载能力大等优点引起了广大学者的研究。少自由度并联机构是指自由度少于6的并联机构,可应用于许多适于并联机构操作但不需要全部6个自由度的工作任务,例如曲面加工、焊接、切割、装配等,其要求机器人末端操作器的空间自由度至少为5,同时与6自由度并联机构相比,少自由度并联机构具有驱动件少、构件少、控制简单方便、易于制造、价格低廉等优点。
少自由度并联机构目前有两种主要的结构,一种是在并联机构的运动平台安装AC摆头实现两转三移的5自由度运动,但是由于这种结构的姿态调整是两个串联摆动轴的合成运动,姿态工作空间内部存在极点,极点姿态对应多组逆解。由于自身结构的限制,刀具需要暂停进给优先进行姿态调整,或以倒锥面路径运动从而避开极点,降低了姿态调整效率甚至划伤零件表面。另一种是通过将两转三移5自由度约束支链与无约束支链进行组合,结构较为复杂。
本申请相比现有技术具有以下有益效果:
本申请采用少自由度支链加无约束支链的思路,其少自由度支链采用单自由度移动副加两转两移的四自由度闭环的结构设计来达到两转三移的五自由度约束支链的要求,使得运动平台平面始终有且只有垂直方向的力偶,确保运动平台在全域全方位能实现稳定的两转三移运动。
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