[發明專利]被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構

有效

• 申請號: 201310562394.5
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103600344A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 彭斌彬;吳靜;祝帥;胡建宇;周宇
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B23Q1/44
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于并聯機器人領域，具體涉及一種被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構。

背景技術

并聯機構是一種在運動平臺和固定平臺間并聯連接多個運動構件的機構系統。由于其運動構件是并聯連接，一般而言并聯機構與串聯機構相比具有更高的剛度和更好的動態性能。因此，并聯機構被廣泛應用于飛行模擬器、機床、地震模擬器等載荷較大及動態性能要求比較高的領域。二自由度平面平移并聯機構是并聯機構的重要構態之一，有著廣泛的應用前景。

目前，二自由度平面平移并聯機構，例如公開號或公告號為CN101804629A、CN1628939A、CN2693426Y、CN2741730Y、CN1589191A和CN1715009A的中國專利披露的二自由度平面平移并聯機構，其被動運動副主要是轉動副，運動構件將受到5個約束反力的作用，構件除受到拉壓力作用之外，還受到彎矩、扭距的作用，使構件材料的力學性能得不到充分發揮，并進一步制約了并聯機構的剛度和動態性能的提高。另外，上述二自由度平面平移并聯機構都是平面結構，導致這些機構在垂直于運動平面的方向上的剛度不高。正是由于此原因，現有其它專利（CN101224578A、CN101224577A）提出用虎克鉸作為被動運動副，這樣運動構件可只受到2個約束反力，即拉壓力和扭距的作用，較好地改善了構件的受力，但因其不是二力桿，構件材料的力學性能也沒有得到充分的發揮。

發明內容

本發明為解決現有二自由度平面平移并聯機構存在的運動構件材料的力學性能發揮不充分、剛度和動態性能不高的問題，提出一種二自由度平面平移并聯機構。

本發明提出的被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構，包括固定平臺，設置在固定平臺上的第一組平行導軌和第二組平行導軌，設置在第一組平行導軌上的第一運動滑塊和設置在第二組平行導軌上的第二運動滑塊，運動平臺，至少六根定長連桿，定長連桿均通過被動球鉸并聯連接在運動平臺與第一運動滑塊和第二運動滑塊與之間，其中，運動平臺與第二運動滑塊之間并聯連接有至少兩根定長連桿；第一運動滑塊和第二運動滑塊均為驅動滑塊；連接定長連桿與運動平臺的被動球鉸中心在第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線所在垂面上的投影至少有三個點；與第一運動滑塊連接的定長連桿的軸線在第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線所在垂面上的投影線相互平行或重合，且與第一運動滑塊連接的定長連桿的軸線在第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線所在垂面上的投影線的長度相等；與第二運動滑塊連接的定長連桿的軸線在第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線所在垂面上的投影線相互平行或重合，且與第二運動滑塊連接的定長連桿的軸線在第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線所在垂面上的投影線的長度相等；與第一運動滑塊連接的定長連桿的軸線在第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線所在垂面上的投影線和與第二運動滑塊連接的定長連桿的軸線在第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線所在垂面上的投影線既不平行也不重合；與第一運動滑塊連接的定長連桿的軸線在垂直于第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線的平面上的投影線或投影線的延長線之間至少有一個相交點；與第二運動滑塊連接的定長連桿的軸線在垂直于第一組平行導軌和第二組平行導軌軸線的平面上的投影線或投影線的延長線之間至少有一個相交點。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于，本發明主要的受力連桿兩端為被動球鉸連接，因此連桿不承受彎矩或扭距的作用，這樣連桿為二力桿構件，連桿構件材料的力學性能可以得到充分發揮；另外，本發明二自由度平面平移并聯機構雖然是平面運動機構，但是其機構不是靠傳統的平面結構實現，而是空間布置的結構，這樣使得本發明機構在垂直于運動平面的方向上具有更好的剛度。

附圖說明

圖1是本發明被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構實施例1的結構示意圖，其中，圖1（a）是實施例1的立體視圖，圖1（b）是實施例1的主視圖，圖1（c）是實施例1的側視圖。

圖2是本發明被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構實施例2的結構示意圖。

圖3是本發明被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構實施例3的結構示意圖。

圖4是本發明被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構實施例4的結構示意圖。

圖5是本發明被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構實施例5的結構示意圖。

圖6是本發明被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構實施例6的結構示意圖。

圖7是本發明被動鉸為球鉸的二自由度平面平移并聯機構實施例7的結構示意圖。