一種具有鉸接動平臺的五自由度并聯機構的制作方法

本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種具有三維平動和二維轉動的五自由度空間并聯機構。

背景技術：

具有空間三維平動和二維轉動自由度的并聯機構可滿足多種作業要求，如測量、噴涂、搬運、裝配等，特別地還可應用于多軸3d打印。

常見的基于串聯的三平移機構或者delta并聯機構的3d打印機，只能按照數字積分的思路進行逐層加工，不能在傾斜表面或者復雜曲面上進行打印。而且，對于結構比較復雜的零件，零件中常會有空洞和懸空的部分，常規的方法是用支撐材料進行填充，當噴射過程完成后，支撐材料必須從模型零件中除去，但如果使用多軸3d打印機，則可在某些場合下，省去支撐材料。因此，多軸3d打印機成為了3d打印的一個發展方向。

技術實現要素：

本發明的目的在于提出一種采用鉸接動平臺的，且可實現三維平動和二維轉動的五自由度并聯機構。該并聯機構具有大轉角轉動特性，可用作多軸3d打印機的執行機構。

本發明提出的一種具有鉸接動平臺的五自由度并聯機構，其特征在于：包括定平臺、鉸接動平臺以及布置在所述定平臺與鉸接動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；所述鉸接動平臺包括上動平臺和下動平臺兩部分，所述上動平臺與下動平臺通過轉動副連接，所述下動平臺上可安裝末端執行器；所述第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈結構相同；所述每條支鏈均包括左驅動臂、右驅動臂、上連桿、上連接件、左連桿、右連桿和下連接件；所述左驅動臂和右驅動臂的一端與所述定平臺分別通過轉動副連接；所述定平臺與所述左、右動臂之間的轉動副為主動驅動副且轉動軸線共線；所述左驅動臂的另一端通過轉動副與所述上連接件連接；所述右驅動臂的另一端通過轉動副與所述上連桿連接；所述上連桿與所述上連接件通過轉動副連接；所述左連桿和右連桿的上端分別通過轉動副與所述上連接件的一端連接，所述左連桿和右連桿的下端分別通過球鉸與所述下連接件的一端連接；在所述第一支鏈和第三支鏈中，所述下連接件通過轉動副與所述上動平臺連接；在所述第二支鏈和第四支鏈中，所述下連接件通過轉動副與所述下動平臺連接。

本發明還提出另一種具有鉸接動平臺的五自由度并聯機構，其特征在于：包括固定機架、鉸接動平臺以及布置在所述固定機架與鉸接動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；所述鉸接動平臺包括上動平臺和下動平臺兩部分，所述上動平臺與下動平臺通過轉動副連接，所述下動平臺上可安裝末端執行器；所述第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈結構相同；所述每條支鏈均包括左滑塊、右滑塊、上連桿、上連接件、左連桿、右連桿和下連接件；所述左滑塊和右滑塊的一端與所述固定機架分別通過移動副連接，所述移動副為主動驅動副；所述左滑塊的另一端通過轉動副與所述上連接件連接；所述右滑塊的另一端通過轉動副與所述上連桿連接；所述上連桿與所述上連接件通過轉動副連接；所述左連桿和右連桿的上端分別通過轉動副與所述上連接件的一端連接，所述左連桿和右連桿的下端分別通過球鉸與所述下連接件的一端連接；在所述第一支鏈和第三支鏈中，所述下連接件通過轉動副與所述上動平臺連接；在所述第二支鏈和第四支鏈中，所述下連接件通過轉動副與所述下動平臺連接。

本發明具有的優點和積極效果是：鉸接動平臺結構簡單，僅包括了通過轉動副連接的上、下動平臺兩個構件；由于整個機構僅含有單自由度的運動副，以及采用鉸接動平臺的設計，可實現大轉角轉動，俯仰和偏轉的角度在理論上均可接近正負90度；冗余驅動的采用使得機構在工作空間內無奇異位形，保證機構具有良好的運動性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構示意圖；

圖2為本發明鉸接動平臺的結構示意圖；

圖3為本發明實施例一支鏈的結構示意圖；

圖4為本發明實施例二的結構示意圖；

圖中各標記如下：1定平臺，2驅動裝置，3左驅動臂，4右驅動臂，5上連桿，6上連接件，7左連桿，8右連桿，9下連接件，10鉸接動平臺，10-1上動平臺，10-2下動平臺，11固定機架，12左滑塊，13右滑塊，ⅰ第一支鏈，ⅱ第二支鏈，ⅲ第三支鏈，ⅳ第四支鏈。

具體實施方式

為能進一步闡述本發明的發明內容、特點及功效，茲列舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

實施例一：

本實施例的一種具有鉸接動平臺的五自由度并聯機構如圖1、圖2和圖3所示，包括定平臺1、鉸接動平臺10，以及布置在所述定平臺1與鉸接動平臺10之間的第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ。

所述定平臺1上固設有八個驅動裝置2。

如圖2所示，所述鉸接動平臺10包括上動平臺10-1和下動平臺10-2；所述上動平臺10-1和下動平臺10-2通過轉動副連接。

所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ結構相同；所述每條支鏈均包括左驅動臂3、右驅動臂4、上連桿5、上連接件6、左連桿7、右連桿8和下連接件9。如圖3所，所述左驅動臂3和右驅動臂4的一端與所述驅動裝置2的轉軸固接，并分別與所述定平臺1通過轉動副連接；連接所述左驅動臂3與所述定平臺1的轉動副的轉動軸線共線于連接所述右驅動臂4與所述定平臺1的轉動副的轉動軸線；所述左驅動臂3的另一端通過轉動副與所述上連接件6連接；所述右驅動臂4的另一端通過轉動副與所述上連桿5連接；所述上連桿5與所述上連接件6通過轉動副連接；所述左連桿7和右連桿8的上端分別通過轉動副與所述上連接件6的一端連接，所述左連桿7和右連桿8的下端分別通過球鉸與所述下連接件9的一端連接；在所述第一支鏈ⅰ和第三支鏈ⅲ中，所述下連接件9通過轉動副與所述上動平臺10-1連接；在所述第二支鏈ⅱ和第四支鏈ⅳ中，所述下連接件9通過轉動副與所述下動平臺10-2連接；

連接所述上動平臺10-1與下連接件9的轉動副的轉動軸線垂直于連接所述上動平臺10-1和下動平臺10-2的轉動副的轉動軸線；連接所述下動平臺10-2與下連接件9的轉動副的轉動軸線垂直于連接所述上動平臺10-1和下動平臺10-2的轉動副的轉動軸線。

所述左驅動臂3、右驅動臂4、上連桿5與上連接件6構成平面五桿機構；所述上連接件6、左連桿7、右連桿8與下連接件9構成平行四邊形。

實施例二：

本實施例的一種具有鉸接動平臺的五自由度并聯機構如圖4所示，包括固定機架11、與實施例一相同的鉸接動平臺10，以及布置在所述固定機架11與鉸接動平臺10之間第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ。所述固定機架11固設有八條豎直布置的導軌。所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ結構相同；所述每條支鏈均包括左滑塊12、右滑塊13、上連桿5、上連接件6、左連桿7、右連桿8和下連接件9。

本實施例與實施例一不同的是：所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ均采用了移動副為主動驅動的驅動形式。體現在具體結構上為：所述左滑塊12與所述固定機架11的豎直導軌通過移動副連接，且該移動副為主動驅動副；所述右滑塊13與所述固定機架11的豎直導軌通過移動副連接，且該移動副為主動驅動副；所述左滑塊12通過轉動副與所述上連接件6連接；所述右滑塊13通過轉動副與所述上連桿5連接；所述左滑塊12、右滑塊13、上連桿5與上連接件6構成平面五桿機構。所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ其余的結構形式與實施例一完全相同。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。