两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114161391A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111388268.3(22)申请日2021.11.22(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人刘晓飞刘洋何阳张硕朱勇勇赵永生(74)专利代理机构北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)11474代理人王冬杰(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构(57)摘要本发明涉及一种两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构，其包括定平台、动平台和连接动平台、定平台的五条支链，第一支链和第三支链结构相同为RPU结构，其转动副与定平台连接，万向铰与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副连接；第二支链和第四支链结构相同为UPR结构，其万向铰与定平台连接，转动副与动平台连接，转动副与万向铰之间通过移动副连接；四条支链两端呈正方形对称布置。第五条支链为RPR结构，其两个转动副分别与动平台、定平台连接，两个转动副之间通过移动副连接。本发明具有关节数目少，结构简单，刚度高，运动部分解耦，控制容易等优点，可实现两转动一移动的运动方式，可应用于要求精度高，刚度高，负载更大的加工场合。CN114161391ACN114161391A权利要求书1/3页1.一种两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构，其特征在于：其包括定平台(1)，动平台(2)和连接定平台(1)、动平台(2)的五条支链；所述定平台(1)位于底部，所述动平台(2)位于顶部，二者均呈正方形；所述五条支链中的第一支链(3)、第二支链(4)、第三支链(5)和第四支链(6)的两端依次顺序地呈正方形对称布置，其一端与所述定平台(1)相连，另一端与所述动平台(2)相连；所述五条支链中的第五支链(7)的两端分别与所述定平台(1)和所述动平台(2)的几何中心点相连；所述第一支链(3)和所述第三支链(5)呈对角线设置，两者的结构组成和连接方式相同，为RPU结构；所述第二支链(4)和所述第四支链(6)呈对角线设置，两者的结构组成和连接方式相同，为UPR结构；所述第五支链(7)为RPR结构；其中，R代表转动副，P代表移动副，U代表万向铰；构成所述五条支链的各转动副、各移动副和各万向铰彼此之间通过连接杆相连；构成所述五条支链的各转动副分别与所述定平台(1)或所述动平台(2)相连；构成所述五条支链的各万向铰的外侧转动副分别与所述动平台(2)或所述定平台(1)相连；构成所述五条支链的各万向铰的内侧转动副通过连接杆与构成本条支链的所述移动副相连；与所述定平台(1)相连的各转动副的轴线平行，且和与所述定平台(1)相连的各万向铰的外侧转动副的轴线平行；与所述定平台(1)相连的所述各转动副轴线的中心点在一条直线上；与所述定平台(1)相连的所述各万向铰的外侧转动副轴线的中心点和与所述定平台(1)相连的所述第五支链(7)的所述转动副轴线的中心点在一条直线上；与所述动平台(2)相连的各转动副的轴线平行，且和与所述动平台(2)相连的各万向铰的外侧转动副的轴线平行；与所述动平台(2)相连的所述各转动副轴线的中心点在一条直线上；与所述动平台(2)相连的所述各万向铰的外侧转动副轴线的中心点和与所述动平台(2)相连的所述第五支链(7)的所述转动副轴线的中心点在一条直线上；与所述定平台(1)相连的所述各转动副的轴线和与所述动平台(2)相连的所述各转动副的轴线空间异面垂直；构成各支链的所述移动副的轴线与构成本条支链的所述万向铰的内侧转动副的轴线垂直，与构成本条支链的所述转动副的轴线垂直。2.根据权利要求1所述的两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第一支链(3)由彼此之间通过连杆相连的第一转动副(31)、第一移动副(32)和第一万向铰(33)构成；所述第一转动副(31)与所述定平台(1)的第一个角相连，所述第一万向铰(33)的外侧转动副与所述动平台(2)相应位置处的角相连；构成所述第一支链(3)的所述第一转动副(31)的轴线与所述第一万向铰(33)的内侧转动副轴线平行；所述第一万向铰(33)的内侧转动副轴线与所述第一移动副(32)的轴线垂直，所述第一移动副(32)轴线与所述第一转动副(31)轴线垂直。3.根据权利要求1或2所述的两转动一移动少关节多冗余驱动并联机构，其特征在于：所述第三支链(5)由彼此之间通过连杆相连的第三转动副(51)、第三移动副(52)和第三万向铰(53)构成；所述第三转动副(51)与所述定平台(1)的第三个角相连，所述第三万向铰(53)的外侧2CN114161391A权利要求书2/3页转动副与所述动平台(2)相应位