專利名稱：用于產(chǎn)生舍恩夫利斯運(yùn)動的四自由度平行操縱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使剛體產(chǎn)生四自由度位移的操縱裝置。
背景技術(shù)：
四自由度位移首先由德國數(shù)學(xué)家-礦物學(xué)家Arthur MoritzSchnflies(1853-1928)研究，他發(fā)現(xiàn)這種位移具有群組代數(shù)結(jié)構(gòu)。因此，該運(yùn)動組合被幾何學(xué)家稱為剛體位移群組的舍恩夫利斯亞群。舍恩夫利斯運(yùn)動的一個熟悉的例子是侍者手中的托盤所進(jìn)行的運(yùn)動托盤可在各方向上自由移動，但須避免傾斜。位移由三種獨(dú)立平移，以及相對于底座以一固定方向軸線為中心的一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成。
舍恩夫利斯運(yùn)動適合用于電子產(chǎn)業(yè)進(jìn)行的該型組裝工作。對于這種工作，具有平坦幾何形狀的電子芯片從一儲料進(jìn)給臺中拾取出，各芯片在該儲料進(jìn)給臺排列成平面陣列。然后儲料進(jìn)給臺也以平面陣列方式置于電子板上，上述兩平面彼此平行但處于不同高度，因此所述陣列具有不同方向性。這一任務(wù)要求在空間的三個方向上自由平移，并加上一個相對于儲料進(jìn)給臺平面以固定方向軸線為中心的自由旋轉(zhuǎn)?？蓪崿F(xiàn)此項任務(wù)的機(jī)構(gòu)對于以兩個正交于旋轉(zhuǎn)軸線的軸線為中心的旋轉(zhuǎn)必需有極大的剛性。此種特征促成此型裝置被命名為SCARA選擇性柔性組裝機(jī)械臂。
舍恩夫利斯運(yùn)動產(chǎn)生器或SCARA系統(tǒng)并不是新穎的。1980年9月25日頒發(fā)給Zharkov等人的俄國專利SU921848公開了一種可用于產(chǎn)生舍恩夫利斯運(yùn)動，但須通過一系列聯(lián)桿及馬達(dá)布局的冗余操縱裝置。
1986年9月9日頒發(fā)給Hamada等人的美國專利4,610,598公開了一種實現(xiàn)舍恩夫利斯運(yùn)動的工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人具有串聯(lián)操縱器動態(tài)鏈，四根舍恩夫利斯運(yùn)動軸線由連同活動聯(lián)桿一起移動的馬達(dá)致動。將馬達(dá)這樣安裝于移動聯(lián)桿導(dǎo)致為聯(lián)桿施加了高慣量負(fù)載，引起承載負(fù)載能力低，結(jié)構(gòu)撓性高。結(jié)構(gòu)撓性高可避免高速操作，原因在于高速操作包括撓性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)共振。與串聯(lián)布局相反，目前產(chǎn)業(yè)的趨勢涉及平行陣列，原因在于平行陣列允許設(shè)置馬達(dá)于固定底座，因而允許更輕質(zhì)、更硬挺且因而更快速的結(jié)構(gòu)。
可產(chǎn)生個別舍恩夫利斯運(yùn)動的串聯(lián)鏈的平行陣列可參考1990年12月11日頒發(fā)給Clavel的美國專利4,976,582，以及2001年3月21日頒發(fā)給Company等人的EP專利EP1084802，以及標(biāo)示以出現(xiàn)于該等技術(shù)參考文獻(xiàn)中的類似裝置編號。頒發(fā)給Company等人的專利結(jié)果類似Clavel的專利，由于各桿的舍恩夫利斯運(yùn)動的轉(zhuǎn)軸不平行，各桿的舍恩夫利斯運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)不兼容，故于舍恩夫利斯運(yùn)動所要求的旋轉(zhuǎn)中缺乏耦聯(lián)至一共同運(yùn)動平臺的各桿所需協(xié)調(diào)運(yùn)動。為了產(chǎn)生舍恩夫利斯運(yùn)動軸正交于全部四馬達(dá)軸(四馬達(dá)軸全部皆平行于一指定平面)，Company等人利用平面聯(lián)桿承載移動中的平臺，從而承載正在進(jìn)行的舍恩夫利斯運(yùn)動。本發(fā)明的各具體實施例可見于IEEE國際無人化與自動化會議議事錄，2001、2002及2003年的報告。
2000年8月1日頒發(fā)的美國專利6,095,011，以及2001年10月16日頒發(fā)的美國專利6,301,988，兩案皆頒發(fā)給Brogardh，揭示一種裝置，其意圖借助于具有一轉(zhuǎn)軸正交于桿的舍恩夫利斯運(yùn)動的共面軸而改進(jìn)Clavel的專利。但這兩種運(yùn)動皆未提供舍恩夫利斯型的四度自由度。
2002年1月8日頒發(fā)給Brogardh的美國專利6,336,374公開了對其在先專利的改進(jìn)版本，提供在三個方向上平移，以及以一軸線為軸旋轉(zhuǎn)。此處旋轉(zhuǎn)以分開馬達(dá)提供，該馬達(dá)架設(shè)于操縱器的第一聯(lián)桿，馬達(dá)與旋轉(zhuǎn)裝置間有又長且錯綜復(fù)雜的傳動。在四自由度的具體實施例中，兩個馬達(dá)安裝于一體的底座上，兩個馬達(dá)安裝于活動聯(lián)桿上。因此，本具體實施例表示了一種相對復(fù)雜、笨重、結(jié)果緩慢的裝置。
若干美國專利案亦即1984年3月20日頒發(fā)給Pham的美國專利第4,437,635號；1998年5月5日頒發(fā)給Poglitsch的美國專利第5,746,093號；1995年3月14日頒發(fā)給Taylor等人的美國專利第5,397,323號；1995年5月30日頒發(fā)給Chang的美國專利第5,419,674號；1988年11月8日頒發(fā)給Ryder等人的美國專利第4,782,726號；以及1999年8月3日頒發(fā)給Jensen的美國專利第5,931,832號公開了多種裝置，所有裝置都是基于兩串聯(lián)平行四邊形聯(lián)動裝置，在同一平面上移動，從而提供平面二自由度運(yùn)動。若干前述發(fā)明人也提供額外底座運(yùn)動來輔助額外馬達(dá)。但此等發(fā)明都沒有提供舍恩夫利斯型四自由度運(yùn)動。
1996年7月16日頒發(fā)給Robertson的美國專利第5,536,135號公開了一種串聯(lián)裝置，其具有兩個正交的平行四邊形陣列，但只有兩個驅(qū)動裝置，因而允許使用工具恒定定向進(jìn)行二自由度平移。
Rolland的兩個四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)記載于ASME Journal DynamicSystems and Control Division的第67卷，831-844頁，1999年。此兩裝置提供舍恩夫利斯運(yùn)動。對于其中一種機(jī)構(gòu)，被稱作Kanuk的，作者提示使用四部線性馬達(dá)沿軌驅(qū)動聯(lián)桿下端。第二機(jī)構(gòu)，被稱作Manta的，使用三部線性馬達(dá)，也沿軌驅(qū)動聯(lián)桿下端，第四旋轉(zhuǎn)馬達(dá)架設(shè)于其中一聯(lián)桿。因此，這兩種裝置需要極大的安裝空間和桿移動空間，同時提供相當(dāng)小的工作空間。
最后，50個可產(chǎn)生舍恩夫利斯運(yùn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)由Yang等人披露于《基于單一開放鏈單元的4-自由度(3-平移及1-旋轉(zhuǎn))并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)合成》，ASME 2001設(shè)計工程技術(shù)會議以及計算機(jī)及信息工程會議議事錄，DETC2001/DAC-21151，美國賓夕法尼亞州匹茲堡。若干所披露的機(jī)構(gòu)有桿，且有單一平行四邊形，而其它機(jī)構(gòu)則具有不含平行四邊形的組裝狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可產(chǎn)生舍恩夫利斯運(yùn)動或SCARA運(yùn)動的新型操縱裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新型的操縱裝置，其中，其馬達(dá)驅(qū)動聯(lián)桿固定于底座，以使得活動零部件變輕，從而允許末端操縱器(進(jìn)行舍恩夫利斯運(yùn)動的運(yùn)動平臺)的速度及加速度變高。
本發(fā)明的又另一目的是提供一種新型操縱裝置，其中，借助于?？吭诘鬃系鸟R達(dá)可產(chǎn)生四種獨(dú)立運(yùn)動，運(yùn)動通過至少二桿由馬達(dá)傳動給裝置的末端操縱器。
本發(fā)明的又一目的是提供一種新型操縱裝置，其可以以簡單的、完全平行的結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生SCARA系統(tǒng)運(yùn)動，其允許高操作速度以實現(xiàn)最大化制造產(chǎn)出量。
本發(fā)明的又一目的是提供一種新型操縱裝置，其可以以相對簡單的并聯(lián)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生SCARA系統(tǒng)運(yùn)動，該結(jié)構(gòu)只包括兩桿，從而降低了聯(lián)桿干擾的可能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種裝置，其可用于電子產(chǎn)業(yè)以及任何其它需要高速拾取與放置操作的應(yīng)用，例如包裝及裝瓶，該裝置產(chǎn)生在三個方向上的平移以及以固定方向軸線為中心的旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種具有四個自由度的新型操縱裝置，其可通過將工件安裝于轉(zhuǎn)臺(業(yè)界常見的轉(zhuǎn)臺)來提供第五度自由度，從而用于設(shè)計虛擬軸線機(jī)器工具。
因此根據(jù)本發(fā)明提供一種產(chǎn)生舍恩夫利斯運(yùn)動(Schnfliesmotions)用的操縱裝置，其包含一個至少兩桿的平行陣列；各桿包括一致動器單元，其具有第一端及第二端，且產(chǎn)生淘洗-傾斜運(yùn)動；各桿也包括一被動單元，其具有第一端及第二端，該被動單元的第一端耦聯(lián)至該致動器單元的第一端，以使得被動單元對淘洗-傾斜運(yùn)動做出響應(yīng)；一底座，其與各致動器單元的第二端相連接，所有第二端都具有相對于彼此的恒定相對位置；以及一通用末端操縱器，其與所有被動單元的第二端相連接，以便由所述桿為通用末端操縱器提供舍恩夫利斯運(yùn)動，該舍恩夫利斯運(yùn)動由三個獨(dú)立平移運(yùn)動以及一個以一固定方向軸線為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成。
此外根據(jù)本發(fā)明提供一種操縱裝置，該裝置對該末端操縱器提供四自由度的運(yùn)動，該四度自由度運(yùn)動包括三個獨(dú)立平移運(yùn)動以及一個以第一固定方向軸線為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該操縱裝置包含一個具有附接至該末端操縱器的至少兩桿的平行陣列；各桿包括一致動器單元，該致動器單元串聯(lián)耦聯(lián)至一被動單元；各個致動器單元及各個被動單元包括一轉(zhuǎn)臺，該轉(zhuǎn)臺適合以一平行于第一軸線的第二軸線為中心旋轉(zhuǎn)；各個致動器單元及各個被動單元也包括一擺動件，該擺動件具有一第一端，其附接至轉(zhuǎn)臺且適合進(jìn)行傾斜運(yùn)動，以使得擺動件的一個第二端沿位于平行第二軸線的虛擬圓周平移；以及各個致動器單元，其設(shè)置有致動裝置來提供其轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)及其擺動件的傾斜運(yùn)動，從而產(chǎn)生一種致動器運(yùn)動，各個致動器單元的致動器運(yùn)動造成與其耦聯(lián)的被動單元的被動運(yùn)動，該被動單元的被動運(yùn)動由其轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)以及其擺動件的傾斜運(yùn)動組成，因此致動器運(yùn)動與被動運(yùn)動的組合產(chǎn)生對應(yīng)桿的桿運(yùn)動；因而桿運(yùn)動組合為該末端操縱器提供四自由度運(yùn)動。


已經(jīng)概略地說明了本發(fā)明的范圍，下面將參照附圖做說明，附圖僅顯示若干較佳具體實施例，附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透視圖，其特征為二桿將一末端操縱器耦聯(lián)至一底座，各個桿包含一主動平行四邊形聯(lián)動裝置以及一被動平行四邊形聯(lián)動裝置，所有被動聯(lián)動裝置的中央平面都是平行的，各桿也由一對安裝于底座上的馬達(dá)驅(qū)動；圖2為圖1的具體實施例中，通過并聯(lián)驅(qū)動聯(lián)桿而提供淘洗-傾斜運(yùn)動給各個主動平行四邊形聯(lián)動裝置的傳動布局的前視圖；圖3為圖2的布局的側(cè)視圖；圖4為圖1的具體實施例中，一桿的差動機(jī)構(gòu)的剖面圖，顯示該對馬達(dá)間的齒輪系，以及兩個輸出旋轉(zhuǎn)，換言之，殼體以縱軸為中心旋轉(zhuǎn)，以及兩平行軸線驅(qū)動該主動平行四邊形聯(lián)動裝置的旋轉(zhuǎn)；圖5為圖1具體實施例的頂視圖，顯示被動平行四邊形聯(lián)動裝置的平行中央平面；圖6為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的透視圖，其特征在于被動平行四邊形聯(lián)動裝置的正交中央平面；圖7為圖6的具體實施例的頂視圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的另一種傳動的透視圖，使用齒輪系替代并聯(lián)驅(qū)動聯(lián)桿來提供淘洗-傾斜運(yùn)動給各個主動平行四邊形聯(lián)動裝置；圖9為圖8的驅(qū)動系統(tǒng)的相對側(cè)視圖，此處增加了一個介于驅(qū)動齒輪與各個被驅(qū)動齒輪間的中間齒輪，用于保持驅(qū)動齒輪的旋轉(zhuǎn)方向；圖10為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的透視圖，其特征為各個主動平行四邊形聯(lián)動裝置的垂直接合中心陣列，以及所有被動平行四邊形聯(lián)動裝置的平行中央平面；圖11為圖10具體實施例的頂視圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的透視圖，其特征在于兩個被動平行四邊形聯(lián)動裝置中的一個由單一接頭替代；圖13為圖12的具體實施例的頂視圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的透視圖，其特征在于各個主動平行四邊形聯(lián)動裝置的垂直接合中心陣列，以及所有被動平行四邊形聯(lián)動裝置的平行中央平面；圖15為圖14具體實施例的頂視圖；圖16a、16b及16c為主動平行四邊形聯(lián)動裝置的可能布局的側(cè)視圖，其接合軸線位于a)水平面；b)垂直平面；c)相對于水平傾斜的平面；圖17a、17b及17c為主動平行四邊形聯(lián)動裝置的可能布局的側(cè)視圖，其接合軸線位于a)水平面；b)垂直平面；c)相對于水平傾斜的平面；圖18為圖4的差動機(jī)構(gòu)的替代例的剖面圖，其由螺旋齒輪組成而產(chǎn)生兩桿單獨(dú)的淘洗-傾斜運(yùn)動，可用于前述任一具體實施例；圖19為根據(jù)本發(fā)明的第六具體實施例的透視圖，此處四根相同桿用于操縱移動末端操縱器，各桿由單一馬達(dá)驅(qū)動；圖20為圖19具體實施例的頂視圖；圖21為用于驅(qū)動圖19具體實施例的各桿的螺形齒輪系的側(cè)視圖；圖22為沿圖1齒輪系縱線A-A所取的前視剖面圖；圖23為根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的側(cè)視圖，其特征在于，被動平行四邊形聯(lián)動裝置的鉸接接頭移轉(zhuǎn)至各桿與末端操縱器的附接點(diǎn)，以便允許末端操縱器掃拂的旋轉(zhuǎn)桿遠(yuǎn)大于先前各具體實施例；圖24為圖23所示具體實施例的頂視圖；以及圖25為應(yīng)用于前五個具體實施例中的任一個的控制系統(tǒng)的方塊圖。
具體實施例方式
圖1顯示本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中操縱裝置A大致包含兩個完全相同的四度自由度串聯(lián)桿B，它們排列成一平行陣列。各個桿B有一底座1，全部桿B共享一通用末端操縱器，亦即運(yùn)動平臺35。全部底座1皆相對于彼此固定。也設(shè)計有一種操縱裝置A，其具有多于兩根桿B，容后詳述。總而言之，各個桿B包含一致動器單元C，其串聯(lián)連接至一被動單元D，各個被動單元D為致動器單元C的未經(jīng)致動型式。全部桿B皆產(chǎn)生同向舍恩夫利斯位移。一組舍恩夫利斯位移方向為包含于其中的獨(dú)特轉(zhuǎn)軸方向。全部舍恩夫利斯位移交叉形成舍恩夫利斯亞群，其方向與個別舍恩夫利斯位移方向相同。
特別各個桿B的致動器單元C及被動單元D產(chǎn)生一組二自由度位移一種淘洗運(yùn)動，或以平行固定于桿B底座1的線L的軸線為中心旋轉(zhuǎn)；以及一種傾斜運(yùn)動，或沿位于平行L的平面的圓平移(參考圖2到圖3)，兩種運(yùn)動組合而產(chǎn)生淘洗-傾斜運(yùn)動。雖然兩單元C、D的轉(zhuǎn)軸皆平行于線L，從而彼此平行，且平行于運(yùn)動平臺35的轉(zhuǎn)軸，但各軸獨(dú)立平移，因而保持其方向固定。此外，兩個圓平面具有桿可變角度的二面角。
如圖4所示，各個致動器單元C包括一底座1，其連接到一支承架2。一旋轉(zhuǎn)殼體8，其類似轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，因而產(chǎn)生淘洗運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)殼體以旋轉(zhuǎn)方式安裝于支承架2上，且由容納于止推軸承殼體24內(nèi)部的止推軸承支承。如圖2所示，各個致動器單元C進(jìn)一步包括一驅(qū)動聯(lián)桿27，該聯(lián)桿透過耦聯(lián)聯(lián)桿31而有效地聯(lián)結(jié)至主動平行四邊形聯(lián)動裝置30，因而主動平行四邊形聯(lián)動裝置30可作為傾斜件或擺動件。類似的是，如圖1所示，各個被動單元D包含一底座32，其安裝于主動平行四邊形聯(lián)動裝置30遠(yuǎn)端；一被動旋轉(zhuǎn)殼體34，其支承于底座32上，也作為其相對轉(zhuǎn)臺；以及一被動平行四邊形聯(lián)動裝置33，其聯(lián)結(jié)至該旋轉(zhuǎn)殼體34且作為擺動件。因此各個相同的致動器單元C耦聯(lián)至其對應(yīng)被動單元D，兩單元C、D可通過平行四邊形聯(lián)動裝置30、33傾斜運(yùn)動，以及通過旋轉(zhuǎn)殼體8、34做淘洗運(yùn)動。兩被動單元D的底座32利用致動器單元C的主動平行四邊形聯(lián)動裝置30而保持水平；其平行四邊形聯(lián)動裝置33又保持共同運(yùn)動平臺35的水平，兩被動平行四邊形聯(lián)動裝置33利用鉸接接頭而耦聯(lián)至該共同運(yùn)動平臺35。
這樣，被動單元D與致動器單元C、操縱裝置A的運(yùn)動交互作用，結(jié)果為運(yùn)動平臺35提供四自由度運(yùn)動三度平移以及一度以固定方向軸為中心旋轉(zhuǎn)。操縱裝置A對一操縱系統(tǒng)提供水平末端操縱器(運(yùn)動平臺35)，其具有SCARA桿運(yùn)動能力，從而提供此種運(yùn)動給架設(shè)于運(yùn)動平臺35、可固定夾緊工件或工具37的抓爪36。
如圖5可知，操縱裝置A的頂視圖顯示被動平行四邊形聯(lián)動裝置33以直徑方向校準(zhǔn)方式附接至共同運(yùn)動平臺35，因此，本具體實施例的特征為兩桿B的被動平行四邊形聯(lián)動裝置33具有平行垂直的正中平面。
參照圖4說明傳動布局，附有致動器單元C的差動機(jī)構(gòu)略圖。
旋轉(zhuǎn)殼體8容納差動機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)殼體8相對于底座1旋轉(zhuǎn)，在底座上安裝馬達(dá)28及29。兩致動器單元C的該對馬達(dá)28及29通常安裝于不同高度。但優(yōu)選地保持于相同高度，以獲得優(yōu)選的負(fù)載平衡。一優(yōu)選實施例中，馬達(dá)28、29設(shè)置成如圖4所示，允許裝置A的全部四個馬達(dá)固定于底座。
馬達(dá)28的驅(qū)動扭矩依次由馬達(dá)軸4傳遞至剛性連接于其上的第一齒輪3，然后傳動至嚙合齒輪3的第二齒輪10，傳動至剛性連接至齒輪10的中空軸11，以及隨后傳動至剛性連接至中空軸11相對端的斜下恒星齒輪20。同理，馬達(dá)29的傳動扭矩依次由馬達(dá)軸21傳遞至剛性連接于其上的第一齒輪22，然后傳遞至嚙合齒輪22的第二齒輪12，傳遞至剛性連接至齒輪12的中軸5，以及隨后傳遞至剛性連接至中軸5相對端的斜上恒星齒輪15。
來自斜恒星齒輪15、20的扭矩傳遞給斜行星齒輪17及17’，該齒輪系正交嚙合兩恒星齒輪15、20來形成差動系統(tǒng)，行星齒輪17、17’分別固定于第一輸出軸及第二輸出軸18及19。然后扭矩由各輸出軸18、19經(jīng)由減速器6、9中的一個傳遞給驅(qū)動聯(lián)桿27的一。二減速器6、9在相對兩側(cè)，允許平行四邊形聯(lián)動裝置30的平衡驅(qū)動。因此，要求兩減速器6、9中的一個包括速度換向器。同時，由于差動系統(tǒng)的緣故，行星齒輪15、20的轉(zhuǎn)速差異產(chǎn)生行星齒輪17、17’的軸線以中軸5為中心的旋轉(zhuǎn)，從而造成旋轉(zhuǎn)殼體8相對于底座1的旋轉(zhuǎn)。
為了增加這種傳動的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，馬達(dá)軸4、21末端借助于支承軸承13支承于支承架2。下恒星齒輪20的中空軸11通過一支承架2的一鏜孔，中空軸11-行星齒輪20組件借助于止推軸承16固定定位，從而獲得額外結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。中軸5通過中空軸11，且借助于下和上中間軸承23、25而支承于中空軸承。中軸5也借助于下中心軸承26支承于底座1，并借助于上中心軸承14而支承于旋轉(zhuǎn)殼體8。
前述配置可將運(yùn)動由各差動機(jī)構(gòu)下部傳動至兩恒星齒輪15、20，從而避免當(dāng)操縱裝置A運(yùn)動時受到兩致動器單元C的殼體8的干擾。
由兩恒星齒輪15、20及兩行星齒輪17、17’形成的差動機(jī)構(gòu)由下列部件支承(a)旋轉(zhuǎn)殼體8的機(jī)殼；(b)支承架2；以及(c)行星托架7。行星托架7固定至旋轉(zhuǎn)殼體8，且將行星齒輪17、17’的相對位移限制為以其對稱軸為中心旋轉(zhuǎn)。
設(shè)ωA及ωB分別表示馬達(dá)28及29的輸入速度，行星齒輪17、17’以其軸為中心的輸出速度以ω1表示。此外，行星齒輪17、17’以轉(zhuǎn)軸5為軸的旋轉(zhuǎn)標(biāo)示為ω2，ω2為殼體8的角速度，且構(gòu)成致動器單元C的淘洗運(yùn)動。
速度ω1及ω2業(yè)界已知與馬達(dá)速度有關(guān)，表示式為ω1=12(KBωB-KAωA)NSNP]]>ω2=12(KAωA+KBωB)]]>此處KA為馬達(dá)28與中空軸11間的齒輪系的減速比；KB為馬達(dá)29與中軸5間的齒輪系的減速比；NS為恒星齒輪15、20的齒數(shù)而Np為行星齒輪17、17’的齒數(shù)。通常KA與KB不相等。但優(yōu)選KA＝KB以均衡分配負(fù)載于兩馬達(dá)28、29間。
此外，行星齒輪17、17’的旋轉(zhuǎn)通過減速器6、9而被傳遞給驅(qū)動聯(lián)桿27。然后驅(qū)動聯(lián)桿27透過耦聯(lián)聯(lián)桿31而移動圖1的主動平行四邊形聯(lián)動裝置30。減速器6、9提供差動機(jī)構(gòu)輸出與主動平行四邊形聯(lián)動裝置30的運(yùn)動間的高減速比KR。減速器6、9也提供驅(qū)動平行四邊形聯(lián)動裝置30的差動機(jī)構(gòu)輸出的同步化。此外，使用蝸輪作為減速器6、9，對操縱裝置A提供自我鎖定的能力，這是操縱重載的期望特性。
操作中，驅(qū)動聯(lián)桿27以角速度ω1/KR，驅(qū)動位在殼體8外側(cè)的主動平行四邊形聯(lián)動裝置30，構(gòu)成致動器單元C的傾斜運(yùn)動。如前述，致動器單元C的淘洗運(yùn)動以ω2表示，組成行星齒輪17、17’以轉(zhuǎn)軸5為中心旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致殼體8以及附接至殼體8的主動平行四邊形聯(lián)動裝置30旋轉(zhuǎn)。主動平行四邊形聯(lián)動裝置30將此種組合淘洗-傾斜運(yùn)動通過鉸接接頭移轉(zhuǎn)給與其聯(lián)結(jié)的被動單元D的底座32。平行四邊形聯(lián)動裝置30的結(jié)構(gòu)可確保對應(yīng)被動單元D的底座32保持平行于底座1。底座32的移動造成被動旋轉(zhuǎn)殼體34的淘洗運(yùn)動、以及被動平行四邊形聯(lián)動裝置33的傾斜運(yùn)動，聯(lián)動裝置33通過鉸接接頭而附接至共同運(yùn)動平臺35。因此，桿B的協(xié)同運(yùn)動使共同運(yùn)動平臺35借助各個桿的被動平行四邊形聯(lián)動裝置33而保持平行于底座1。
現(xiàn)在參照圖18，說明圖4所示傳動的另一種傳動布局圖，類似的組件以類似的參考符號標(biāo)示。兩馬達(dá)28、29以類似于前一具體實施例的方式固定于底座1，但斜齒輪15、17、17’、20形成圖4所示差動系統(tǒng)，該斜齒輪系由螺面齒輪17、17’、20組合萬向接頭46、47的周轉(zhuǎn)圓系所替代，從而可將力及運(yùn)動的傳動由縱軸轉(zhuǎn)成橫軸。
本具體實施例中，來自馬達(dá)28的驅(qū)動扭矩依次由馬達(dá)軸4傳遞給剛性連接于馬達(dá)軸4的第一齒輪3，然后傳遞給與齒輪3嚙合的第二齒輪10，傳遞給剛性連接于齒輪10的中空軸11，傳遞給剛性連接于中空軸11的恒星齒輪20，以及然后傳遞給與恒星齒輪20嚙合的行星齒輪17、17’。行星齒輪17、17’又通過萬向接頭46、47而傳遞驅(qū)動扭矩給輸出軸18、19。類似的是，來自馬達(dá)29的驅(qū)動扭矩依次由馬達(dá)軸21傳遞給剛性連接于馬達(dá)軸21的第一齒輪22，然后傳遞給嚙合齒輪22的第二齒輪12，傳遞給剛性連接至齒輪12的中軸5，然后傳遞給剛性連接至中軸5的行星托架8，行星托架8扮演圖4所示殼體8的角色。
設(shè)ωA及ωB分別表示馬達(dá)28、29的輸入角速度，行星齒輪17、17’的共同輸出速度表示為ω17=N3×N20N10×N17ωA-(1+N20N17)N22N12ωB]]>而與行星托架8的旋轉(zhuǎn)相同的淘洗運(yùn)動的角速度ω2則為ω2=-N22N12ωB]]>產(chǎn)生傾斜運(yùn)動的角速度ω1為輸出軸18、19的共同角速度的水平分量ω17-ω2，換言之，ω1=ω17-ω2=N3×N20N10×N17ωA-N20×N22N12×N17ωB]]>特別的是，若N22/N12＝N3/N10，則ω1=N3×N20N10×N17(ωA-ωB)]]>多種操縱裝置A的具體實施例都是可能的，包括但并不限于下述具體實施例，其中類似組件以類似的參考符號標(biāo)示。
參照圖6-7，顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例。本具體實施例類似前述第一實施例，使用各個主動平行四邊形聯(lián)動裝置30的底座32的水平定位。但被動平行四邊形聯(lián)動裝置33附接至共同運(yùn)動平臺35，以使得所述被動平行四邊形聯(lián)動裝置33的中平面是正交的，如圖7顯示的被動單元D的方向性所最清楚示出。
參照圖10-圖11，其中示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，此處各個主動平行四邊形聯(lián)動裝置30與被動單元D殼體8及底座32的附接點(diǎn)縱向校準(zhǔn)。結(jié)果各個底座32與個別主動平行四邊形聯(lián)動裝置30間的鉸接接頭縱向校準(zhǔn)。此種幾何形狀可提供下述優(yōu)點(diǎn)免除驅(qū)動聯(lián)桿27，同時仍然可維持各個致動器單元C的殼體8的對稱性。盡管如此，主動平行四邊形聯(lián)動裝置30一邊的換向輸出齒輪系仍為本實施例所需。類似第一實施例，本實施例的特征在于，所述被動平行四邊形聯(lián)動裝置33的中央平面平行，由圖11所最清楚地顯示。
參照圖12-圖13，顯示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，該例也使用各主動平行四邊形聯(lián)動裝置30與個別殼體8及底座32附接點(diǎn)的縱向校準(zhǔn)。但在一被動單元D中，被動旋轉(zhuǎn)殼體34由萬向接頭45和縱向聯(lián)桿43替代；而被動平行四邊形聯(lián)動裝置33由聯(lián)結(jié)至萬向接頭45的被動單一聯(lián)桿44替代，產(chǎn)生的動力學(xué)相當(dāng)于前一實施例的被動單元D的動力學(xué)。本實施例中，被動平行四邊形聯(lián)動裝置33與被動單一聯(lián)桿44的中央平面也平行，如第13圖所最清楚地顯示。
參照圖14-圖15，其中顯示根據(jù)本發(fā)明的第五實施例，也使用各主動平行四邊形聯(lián)動裝置30與個別殼體8及底座32附接點(diǎn)的垂直校準(zhǔn)。如圖15所最清楚地顯示的是，本實施例的特征為被動平行四邊形聯(lián)動裝置33的中央平面平行，但比具有平行中央平面的上述各實施例的距離更為遠(yuǎn)離。本實施例由于中央平面間的間隔較大，故可提供較高活動性及較大工作空間，減少兩桿聯(lián)結(jié)裝置交互干擾的可能。
參照圖19-20，根據(jù)本發(fā)明的第六實施例有四根桿B而非二根桿。本實施例也可配合前五個具體實施例所示多種聯(lián)桿布局變化。其它變化包括三桿陣列，具有一馬達(dá)及兩馬達(dá)驅(qū)動單元的組合。
參照圖23-24，根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的特征在于被動單元D的第二鉸接接頭移轉(zhuǎn)至鉸接架53中各桿B與共同運(yùn)動平臺35的附接點(diǎn)，從而提高裝置的旋轉(zhuǎn)能力。被動單元D的淘洗運(yùn)動由共同運(yùn)動平臺35下方且附接于鉸接架53的鉸接接頭54所提供。致動器單元C及被動單元D經(jīng)由垂直中間耦聯(lián)件52聯(lián)結(jié)。由于被動單元D的淘洗軸間距比先前各實施例的相應(yīng)距離更小，因此由馬達(dá)提供的類似淘洗運(yùn)動將可產(chǎn)生共同運(yùn)動平臺35的較大角位移。因此，本實施例的共同運(yùn)動平臺35可擺動大得多的旋轉(zhuǎn)角，單元C、D的淘洗運(yùn)動需要的空間比前述六個具體實施例的任一個需要的空間更小。因此，移轉(zhuǎn)第二鉸接接頭可應(yīng)用至任何其它實施例以提高其旋轉(zhuǎn)能力。
使用圖2的中間驅(qū)動聯(lián)桿27是一種驅(qū)動主動平行四邊形聯(lián)動裝置30的方式。也可使用其它類型傳動，例如齒輪系、帶滑車、齒條及小齒輪等。其它傳動系統(tǒng)范例呈現(xiàn)于此處。
參照圖8-9，根據(jù)本發(fā)明的另一種傳動提供淘洗-傾斜運(yùn)動給各個主動平行四邊形聯(lián)動裝置30。第一實施例(參考圖2-3)傳動使用的驅(qū)動聯(lián)桿27以及耦聯(lián)聯(lián)桿31由齒輪系所替代。須了解類似第一實施例所示的傳動，致動器單元C的差動機(jī)構(gòu)的水平輸出旋轉(zhuǎn)的一必需被逆轉(zhuǎn)。因此輸出扭矩的一側(cè)由差動機(jī)構(gòu)經(jīng)由第8圖所示的換向齒輪系而移轉(zhuǎn)給主動平行四邊形聯(lián)動裝置30，以及經(jīng)由如第9圖所示的直接齒輪系而被移轉(zhuǎn)至其它裝置。圖8的換向齒輪系由一輸出齒輪38以及與其嚙合的從動齒輪39組成。圖9的直接齒輪系由一輸出齒輪40以及與其嚙合的中間齒輪41組成，齒輪41各自由嚙合一個從動齒輪42。兩齒輪系的輸出齒輪38、40傳遞來自差動機(jī)構(gòu)的輸出扭矩，從動齒輪39、42直接驅(qū)動主動平行四邊形聯(lián)動裝置30。
參照第22圖，顯示各桿B由單一馬達(dá)所驅(qū)動的情況的另一種傳動。來自馬達(dá)(圖中未顯示)的驅(qū)動扭矩循序由中軸5傳遞至剛性連接于中軸的恒星齒輪20，然后傳遞至一對嚙合恒星齒輪20的行星齒輪17、17’，以及傳遞至一對輸出軸18、19，輸出軸各自由行星齒輪17、17’中的一個通過一對萬向接頭46、47驅(qū)動來傳遞垂直方向的扭矩至水平方向。參照圖21，然后扭矩由各個輸出軸18、19傳遞至對應(yīng)輸出齒輪49、49’。各輸出齒輪49、49’為螺形齒輪系的一部分。如圖21所示，輸出齒輪49嚙合一對中間齒輪50，齒輪50各自又嚙合從動齒輪51，各從動齒輪51剛性連接至主動聯(lián)結(jié)裝置48，而扮演先前實施例的主動平行四邊形聯(lián)動裝置30的角色。雖然圖中未顯示，但齒輪49’以類似圖8所示方式(在該處輸出齒輪38直接嚙合齒輪39)直接嚙合一對從動齒輪51。因此，可將同向角速度傳輸給兩側(cè)傳動聯(lián)結(jié)裝置48。
如此處所述的本發(fā)明提供在布局上額外的功能彈性變化，依據(jù)工作而定，可有大量多種其它可能的具體實施例。參照圖16a-圖16b-圖16c，致動器單元C的主動平行四邊形聯(lián)動裝置30可設(shè)置于殼體8上，有接合軸系位在a)水平面；b)垂直平面；c)與水平夾角αp的傾斜平面。參照圖17a-圖17b-圖17c，被動單元D的被動平行四邊形聯(lián)動裝置33也可以類似方式設(shè)置于殼體34，接合軸系位于a)水平面；b)垂直平面；c)與水平夾角αd的平面。在操縱裝置A中，全部四個平行四邊形聯(lián)動裝置30、33都可有其自身的獨(dú)立布局，從而允許nk＝34＝81不同具體實施例，此數(shù)目對應(yīng)于個別對象(3接合軸排列)以及可能的順序(4平行四邊形聯(lián)動裝置)的排列組合數(shù)目?？紤]角αp及αd可具有0度至90度范圍的任何值，因此舍恩夫利斯運(yùn)動產(chǎn)生器可能的具體實施例數(shù)目變得近乎無限。此種特性提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)裝置的功能彈性變化。
本發(fā)明的另一項顯著優(yōu)點(diǎn)為大部分布線(控制線及電源供應(yīng)器纜線、傳感器線等)止于底座1上的馬達(dá)28、29安裝區(qū)，無需附接至桿B，從而使結(jié)構(gòu)重量變輕。
參照圖25，顯示應(yīng)用于有兩桿B(各桿由兩馬達(dá)驅(qū)動)的具體實施例的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的主要組件列舉于表2?？刂葡到y(tǒng)包括數(shù)字硬件以及四個伺服驅(qū)動器。
數(shù)字硬件包括中央處理器1c，其聯(lián)結(jié)至四個伺服驅(qū)動器，根據(jù)操縱裝置A的規(guī)定控制算法，發(fā)送控制信號給伺服驅(qū)動器。下述數(shù)字硬件的全部其它組件皆與中央處理器1c通信。監(jiān)視器2c及鍵盤4c用于由操作員對裝置進(jìn)行在線編程及服務(wù)。內(nèi)部存儲器5c用于計算機(jī)中央處理器1c的功能；周邊內(nèi)存6c，其可以包括CD驅(qū)動器或任何信息儲存裝置，用于根據(jù)預(yù)期任務(wù)而上載控制程序。最后，輸入/輸出單元3c在操作中對于從各桿B反饋至控制系統(tǒng)1c而言是必要的。
各個伺服驅(qū)動器包括一伺服控制單元7c、8c、9c、10c以及一馬達(dá)28、29。伺服控制單元7c、8c、9c、10c的作用是用于解譯來自中央處理器1c的控制信號，且將控制信號實現(xiàn)為馬達(dá)28、29的動作。操縱裝置A的各個致動器單元C含有兩伺服驅(qū)動器，其產(chǎn)生該致動器單元的輸出動作。這些動作如前文具體實施例所述地通過齒輪系，并移動支持著共同運(yùn)動平臺35的兩桿B。
類似或相當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)可用于其它布局，包括有三根桿或四根桿的具體實施例。
本發(fā)明可用于多種要求高速拾取與放置操作的領(lǐng)域，包括但并不限于平面電子組件的制造與封裝、多種產(chǎn)品的包裝及裝瓶。本發(fā)明也可用于虛擬軸機(jī)床的設(shè)計，其設(shè)計方式是通過安裝一工件于機(jī)加工領(lǐng)域所熟知的旋轉(zhuǎn)臺來提供第二旋轉(zhuǎn)，這一旋轉(zhuǎn)與本發(fā)明的舍恩夫利斯運(yùn)動組合，變成第五自由度。
須了解本發(fā)明非僅限于此處所述特定具體實施例，這些實施例僅供舉例說明之用。例如第三及第四實施例能夠容易地被轉(zhuǎn)化成以被動平行四邊形聯(lián)動裝置33或被動平行四邊形聯(lián)動裝置33與被動單一聯(lián)桿44的正交移動平面為特征的具體實施例。其它修改及變化為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知。因此，本發(fā)明的范圍是由如下權(quán)利要求所限定。
表1主動單元及被動單元的主要組件


表2控制系統(tǒng)的主要組件

權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生舍恩夫利斯運(yùn)動的操縱裝置，其包含一個至少二桿的平行陣列；各桿包括一致動器單元，其具有第一端及第二端，且產(chǎn)生淘洗-傾斜運(yùn)動；各桿也包括一被動單元，其具有第一端及第二端，該被動單元的第一端與該致動器單元的第一端相耦聯(lián)，以使得被動單元對淘洗-傾斜運(yùn)動做出響應(yīng)；一底座，其與各致動器單元的第二端相連接，所有第二端都具有相對于彼此的恒定相對位置；以及一通用末端操縱器，其與所有被動單元的第二端相連接，以便使所述桿為通用末端操縱器提供舍恩夫利斯運(yùn)動，該舍恩夫利斯運(yùn)動由三個獨(dú)立平移運(yùn)動以及一個以一固定方向軸線為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成。
2.如權(quán)利要求1所述的操縱裝置，其特征在于，各桿提供一種舍恩夫利斯運(yùn)動，其方向與固定方向軸線方向相同。
3.如權(quán)利要求1所述的操縱裝置，其特征在于，各致動器單元的淘洗-傾斜運(yùn)動由安裝于底座上的至少兩個馬達(dá)提供。
4.如權(quán)利要求3所述的操縱裝置，其特征在于，各致動器單元的淘洗-傾斜運(yùn)動由安裝于底座上的至少兩個馬達(dá)通過一差動機(jī)構(gòu)提供。
5.如權(quán)利要求4所述的操縱裝置，其特征在于，該差動機(jī)構(gòu)包括第一恒星齒輪及第二恒星齒輪，來自該至少兩個馬達(dá)中的一個的扭矩從差動機(jī)構(gòu)的一側(cè)通過一個第一軸傳遞給第一恒星齒輪；而來自該至少兩個馬達(dá)中的另一個的扭矩從第二側(cè)通過一個與該第一軸同軸的第二軸而傳遞給第二恒星齒輪。
6.如權(quán)利要求1所述的操縱裝置，其特征在于，各致動器單元包括一平行四邊形聯(lián)動裝置，其耦聯(lián)至且延伸于一旋轉(zhuǎn)殼體與該被動單元之間，該平行四邊形聯(lián)動裝置可以以傾斜運(yùn)動方式移動，而該旋轉(zhuǎn)殼體以旋轉(zhuǎn)方式附接至底座而產(chǎn)生淘洗運(yùn)動。
7.如權(quán)利要求6所述的操縱裝置，其特征在于，該平行四邊形聯(lián)動裝置通過一對垂直校準(zhǔn)的接頭而與該旋轉(zhuǎn)殼體相耦聯(lián)。
8.如權(quán)利要求6所述的操縱裝置，其特征在于，該平行四邊形聯(lián)動裝置通過一對水平校準(zhǔn)的接頭而與該旋轉(zhuǎn)殼體相耦聯(lián)。
9.如權(quán)利要求1所述的操縱裝置，其特征在于，這些被動單元中的至少一個包括一平行四邊形聯(lián)動裝置，該裝置耦聯(lián)至且延伸于一旋轉(zhuǎn)殼體與該通用末端操縱器之間，該平行四邊形聯(lián)動裝置可以以傾斜運(yùn)動的方式移動，該旋轉(zhuǎn)殼體以旋轉(zhuǎn)放式附接至該致動器單元的第一端，以產(chǎn)生淘洗運(yùn)動。
10.如權(quán)利要求9所述的操縱裝置，其特征在于，該平行四邊形聯(lián)動裝置通過一對垂直校準(zhǔn)的接頭而與該旋轉(zhuǎn)殼體相耦聯(lián)。
11.如權(quán)利要求9所述的操縱裝置，其特征在于，該平行四邊形聯(lián)動裝置通過一對水平校準(zhǔn)的接頭而與該旋轉(zhuǎn)殼體相耦聯(lián)。
12.如權(quán)利要求9所述的操縱裝置，其特征在于，這些被動單元中的至少一個包括一桿，其耦聯(lián)至且延伸于一第二旋轉(zhuǎn)殼體與該通用末端操縱器之間，該桿可以以傾斜運(yùn)動方式移動，該第二旋轉(zhuǎn)殼體以旋轉(zhuǎn)方式附接至該致動器單元的第一端，以產(chǎn)生第二淘洗運(yùn)動。
13.如權(quán)利要求6所述的操縱裝置，其特征在于，這些被動單元中的至少一個包括一第二平行四邊形聯(lián)動裝置，其耦聯(lián)至且延伸于一第二旋轉(zhuǎn)殼體與該通用末端操縱器之間，該平行四邊形聯(lián)動裝置可以以一種第二傾斜運(yùn)動的方式移動，該第二旋轉(zhuǎn)殼體以旋轉(zhuǎn)方式附接至該致動器單元的平行四邊形聯(lián)動裝置，以產(chǎn)生第二淘洗運(yùn)動。
14.如權(quán)利要求13所述的操縱裝置，其特征在于，這些被動單元中的至少一個包括一桿，其耦聯(lián)至且延伸于一第三旋轉(zhuǎn)殼體與該通用末端操縱器之間，該桿可以以一種第三傾斜運(yùn)動的方式移動，該第三旋轉(zhuǎn)殼體以旋轉(zhuǎn)方式附接至該致動器單元的平行四邊形聯(lián)動裝置，以產(chǎn)生第三淘洗運(yùn)動。
15.如權(quán)利要求1所述的操縱裝置，其特征在于，各桿包含至少二馬達(dá)安裝于底座上，該通用末端操縱器的舍恩夫利斯運(yùn)動由該馬達(dá)僅經(jīng)由至少二桿而提供。
16.如權(quán)利要求1所述的操縱裝置，其特征在于，所述被動單元的中平面是正交的。
17.如權(quán)利要求1所述的操縱裝置，其特征在于，所述被動單元的中平面是平行的。
18.一種操縱裝置，該裝置對末端操縱器提供四個自由度的運(yùn)動，該四個自由度的運(yùn)動需由三個獨(dú)立平移運(yùn)動以及一個以第一固定方向軸線為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該操縱裝置包含一種至少二桿附接至該末端操縱器的平行陣列；各桿包括一致動器單元，該致動器單元串聯(lián)耦聯(lián)至一被動單元；各個致動器單元及各個被動單元包括一轉(zhuǎn)臺，該轉(zhuǎn)臺適合以一平行于第一軸線的第二軸線為中心旋轉(zhuǎn)；各個致動器單元及各個被動單元也包括一擺動件，該擺動件具有一第一端，其附接至轉(zhuǎn)臺，且適合進(jìn)行傾斜運(yùn)動，以使得擺動件的一第二端沿位于平行第二軸的虛擬圓周平移；及各個致動器單元設(shè)置有致動裝置來提供其轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)及其擺動件的傾斜運(yùn)動，因而產(chǎn)生一種致動器運(yùn)動，各個致動器單元的致動器運(yùn)動造成與其相耦接的被動單元的被動運(yùn)動，該被動單元的被動運(yùn)動由其轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)以及其擺動件的傾斜運(yùn)動組成，因此致動器運(yùn)動與被動運(yùn)動的組合產(chǎn)生對應(yīng)桿的桿運(yùn)動；因而桿運(yùn)動組合為該末端操縱器提供四個自由度的運(yùn)動。
19.如權(quán)利要求18所述的操縱裝置，其特征在于，各桿運(yùn)動為一種四個自由度的運(yùn)動，其由三個獨(dú)立平移運(yùn)動以及一個以一第三軸線為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成，該第三軸線具有與固定方向的第一軸線的相同方向。
20.如權(quán)利要求18所述的操縱裝置，其特征在于，各致動器單元安裝于一底座上，各致動器單元的致動裝置包含至少兩個馬達(dá)，它們安裝于該底座上。
21.如權(quán)利要求20所述的操縱裝置，其特征在于，對各致動器而言，至少兩個馬達(dá)通過一差動機(jī)構(gòu)提供轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以及擺動件的傾斜運(yùn)動。
22.如權(quán)利要求21所述的操縱裝置，其特征在于，該差動機(jī)構(gòu)包括第一恒星齒輪及第二恒星齒輪，來自該至少兩個馬達(dá)的一的扭矩從差動機(jī)構(gòu)的一側(cè)通過第一軸線傳遞給第一恒星齒輪；而來自該至少兩個馬達(dá)的另一個的扭矩從第二側(cè)通過一與該第一軸線同軸的第二軸線而傳遞給第二恒星齒輪。
23.如權(quán)利要求18所述的操縱裝置，其特征在于，對各桿而言，致動器單元的轉(zhuǎn)臺為一個附接至一底座的旋轉(zhuǎn)殼體，該致動器單元的擺動件為一平行四邊形聯(lián)動裝置，其具有一個耦聯(lián)至該旋轉(zhuǎn)殼體的第一端、以及一個耦聯(lián)至該被動單元的第二端。
24.如權(quán)利要求23所述的操縱裝置，其特征在于，該平行四邊形聯(lián)動裝置通過一對垂直校準(zhǔn)的接頭而與該旋轉(zhuǎn)殼體相耦聯(lián)。
25.如權(quán)利要求23所述的操縱裝置，其特征在于，該平行四邊形聯(lián)動裝置經(jīng)由一對水平校準(zhǔn)的接頭而與該旋轉(zhuǎn)殼體相耦聯(lián)。
26.如權(quán)利要求18所述的操縱裝置，其特征在于，對各桿而言，被動單元的轉(zhuǎn)臺為一個附接至一致動器單元的旋轉(zhuǎn)殼體，該被動單元的擺動件為一平行四邊形聯(lián)動裝置，其具有一個耦聯(lián)至該旋轉(zhuǎn)殼體的第一端、以及一個耦聯(lián)至該末端操縱器的第二端。
27.如權(quán)利要求26所述的操縱裝置，其特征在于，該平行四邊形聯(lián)動裝置通過一對垂直校準(zhǔn)的接頭而與該旋轉(zhuǎn)殼體相耦聯(lián)。
28.如權(quán)利要求26所述的操縱裝置，其特征在于，該平行四邊形聯(lián)動裝置通過一對水平校準(zhǔn)的接頭而與該旋轉(zhuǎn)殼體相耦聯(lián)。
29.如權(quán)利要求26所述的操縱裝置，其特征在于，對各桿而言，被動單元的轉(zhuǎn)臺為一個附接至一致動器單元的旋轉(zhuǎn)殼體，該被動單元的擺動件為一桿，其具有一個耦聯(lián)至該旋轉(zhuǎn)殼體的第一端、以及一個耦聯(lián)至該末端操縱器的第二端。
30.如權(quán)利要求23所述的操縱裝置，其特征在于，對各桿而言，被動單元的轉(zhuǎn)臺為一個附接至致動器單元的平行四邊形聯(lián)動裝置的第二旋轉(zhuǎn)殼體，該被動單元的擺動件為一第二平行四邊形聯(lián)動裝置，其具有一個耦聯(lián)至該第二旋轉(zhuǎn)殼體的第一端、以及一個耦聯(lián)至該末端操縱器的第二端。
31.如權(quán)利要求30所述的操縱裝置，其特征在于，對各桿而言，被動單元的轉(zhuǎn)臺為一個附接至致動器單元的平行四邊形聯(lián)動裝置的第三旋轉(zhuǎn)殼體，該被動單元的擺動件為一桿，其具有一個耦聯(lián)至該第三旋轉(zhuǎn)殼體的第一端、以及一個耦聯(lián)至該末端操縱器的第二端。
32.如權(quán)利要求18所述的操縱裝置，其特征在于，各個致動器單元安裝于一底座上，各致動器單元的致動裝置包含至少兩個馬達(dá)，它們安裝于該底座上，所述馬達(dá)僅通過至少兩桿為末端操縱器提供四個自由度的運(yùn)動。
33.如權(quán)利要求18所述的操縱裝置，其特征在于，所述被動單元的中平面是正交的。
34.如權(quán)利要求18所述的操縱裝置，其特征在于，所述被動單元的中平面是平行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生舍恩夫利斯運(yùn)動(Sch  nflies motions)的操縱裝置，其包含一個至少二桿(B)的平行陣列；各桿(B)包括一致動器單元(C)，其具有第一端及第二端，且產(chǎn)生淘洗－傾斜(pan－tilt)運(yùn)動；各桿(B)也包括一被動單元(D)，其具有第一端及第二端，該被動單元(D)的第一端與該致動器單元的第一端相耦聯(lián)，以使得被動單元對淘洗－傾斜運(yùn)動做出響應(yīng)；一底座(1)，其與各致動器單元的第二端相連接，所有第二端都具有相對于彼此的恒定相對位置；以及一通用末端操縱器(36)，其與所有被動單元(D)的第二端相連接，以便使所述桿(B)為該通用末端操縱器(36)提供舍恩夫利斯運(yùn)動，該舍恩夫利斯運(yùn)動由三個獨(dú)立平移運(yùn)動以及一個以一固定方向軸線為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成。
文檔編號B66C3/00GK1723101SQ200380105362
公開日2006年1月18日 申請日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月6日
發(fā)明者若熱·安杰利斯, 阿列克謝·莫羅佐夫 申請人:麥吉爾大學(xué)