CN106313003A - 一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构。目的是提供的机构具有运动范围大、精度高、结构简单、制造成本低的优点。技术方案是：一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构，包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的三个柔性分支；其特征在于：每个柔性分支包括依次连接在机架与动平台之间的移动副、安装块、第一柔性转动副、第一连杆、第二柔性转动副、第二连杆、第三柔性转动副；所述每个柔性分支中，移动副轴线垂直于第一连杆轴线与第二连杆轴线，并且移动副轴线、第一柔性转动副轴线、第二柔性转动副轴线、第三柔性转动副轴线互相平行；所述三个分支中，三个移动副轴线互相垂直。

Description

一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构。

背景技术

相比于传统的刚性机构，柔顺机构利用的是柔性材料的变形来传递运动、力或能量。柔顺机构具有可整体化加工、装配少、精度高等优点，被广泛应用于精密操作、定位等领域。特别的，并联式的布置可以限制柔性铰链误差的累积、提高整体刚度、带来动态性能的改善。因此，并联式的柔顺机构得以研发。其中，具有三移动自由度的柔顺并联机构是重要的一类，被广泛应用于精密定位、机器人等领域。

现有的三移动自由度柔顺并联机构(如CN201498217U、CN102446563A)大多采用的是压电陶瓷驱动，具有响应速度快、定位精度高的优点，但是也存在位移改变量小的问题，使得整体机构的运动范围较小，需要在机构中设计一些位移放大机构如杠杆机构来扩大机构的运动范围，这样的设计导致机构的结构复杂，增加了制造成本。因此，提出一种运动范围大、精度高、结构简单、制造成本低的三移动自由度柔顺并联机构很有必要。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构，该机构具有运动范围大、精度高、结构简单、制造成本低的优点。

本发明的技术方案是：

一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构，包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的三个柔性分支；其特征在于：

每个柔性分支包括依次连接在机架与动平台之间的移动副、安装块、第一柔性转动副、第一连杆、第二柔性转动副、第二连杆、第三柔性转动副；

所述每个柔性分支中，移动副轴线垂直于第一连杆轴线与第二连杆轴线，并且移动副轴线、第一柔性转动副轴线、第二柔性转动副轴线、第三柔性转动副轴线互相平行；所述三个分支中，三个移动副轴线互相垂直。

所述移动副为通过伺服电机带动且作为各分支驱动副的滚珠丝杠机构。

所述安装块固定在滚珠丝杠机构中的滑台上。

本发明的有益效果是：

本发明提出的柔顺并联机构具有三个移动自由度且结构完全对称，具有运动范围大、精度高、制造成本低、装配简单等优点，可用于精密定位、机器人等领域。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构，包括机架1、动平台2以及并联连接在机架与动平台之间的三个柔性分支。

每个柔性分支包括依次连接在机架与动平台之间的移动副10、安装块11、第一柔性转动副12、第一连杆13、第二柔性转动副14、第二连杆15、第三柔性转动副16；所述每个柔性分支中：移动副轴线垂直于第一连杆轴线与第二连杆轴线，同时移动副轴线、第一柔性转动副轴线、第二柔性转动副轴线、第三柔性转动副轴线互相平行；所述三个柔性分支中：三个移动副轴线相互垂直，三个第一柔性转动副轴线相互垂直，三个第二柔性转动副轴线相互垂直，三个第三柔性转动副轴线相互垂直，

所述移动副为与机架固定的滚珠丝杠机构(包括丝杠、滑台17、伺服电机18)，滚珠丝杠机构的滑台与安装块固定；所述第一连杆两端分别通过第一柔性转动副以及第二柔性转动副与安装块以及第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三柔性转动副与动平台连接。

在未变形的情况下：三个柔性分支中，三个第一连杆轴线相互垂直，三个第二连杆轴线相互垂直。

本实施例中：

各柔性转动副为柔性材料制成，所述柔性材料优选铍青铜、钛合金、聚丙烯、弹簧钢等；所述滚珠丝杠机构为各柔性分支的驱动副，动平台在伺服电机带动下作三移动自由度运动。

Claims (3)

1.一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构，包括机架(1)、动平台(2)以及并联连接在机架与动平台之间的三个柔性分支；其特征在于：

每个柔性分支包括依次连接在机架与动平台之间的移动副(10)、安装块(11)、第一柔性转动副(12)、第一连杆(13)、第二柔性转动副(14)、第二连杆(15)、第三柔性转动副(16)；

所述每个柔性分支中，移动副轴线垂直于第一连杆轴线与第二连杆轴线，并且移动副轴线、第一柔性转动副轴线、第二柔性转动副轴线、第三柔性转动副轴线互相平行；所述三个分支中，三个移动副轴线互相垂直。

2.根据权利要求1所述的一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构，其特征在于：所述移动副为通过伺服电机带动且作为各分支驱动副的滚珠丝杠机构。

3.根据权利要求2所述的一种大行程高精度的三移动自由度柔顺并联机构，其特征在于：所述安装块固定在滚珠丝杠机构中的滑台上。