[發明專利]單自由度移動多環對稱耦合機構

有效

• 申請號: 201610035312.5
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105538301B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 高慧芳;劉婧芳;余躍慶
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

1.單自由度移動多環對稱耦合機構，其特征在于：根據組成正多面體幾何要素的特點，選擇兩個結構尺寸完全相同的正四面體ABCD和A’B’C’D’，選擇將這兩個正四面體各自包含的正三角形面BCD和B’C’D’重合，得到新的空間多面體ABCDA’或A B’C’D’A’，其中B與B’重合、C與C’重合、D與D’重合；用三個正四邊形構件分別代替B’、C’和D’，用正三角形構件代替A和A’，用九個兩桿三轉動副桿組代替空間多面體的九條棱邊，下述方案的兩桿三轉動副桿組簡稱為桿組；根據空間多面體ABCDA’的所有棱邊和頂點的幾何結構特點，用九個桿組連接兩個正三角形構件和三個正四邊形構件得到耦合機構；每個正三角形構件上的三個轉動副軸線均位于三角形平面內，且相鄰軸線之間的夾角均為60°；每個正四邊形構件的四個轉動副軸線均位于構件本身所在平面內，且相鄰轉動副軸線相互垂直，對邊軸線相互平行；每個桿組由兩個二副桿串聯得到，所述二副桿均為結構相同的同一類連接桿件，每個二副桿包含的兩個連接運動副均為轉動副，并且這兩個轉動副軸線相平行。

2.根據權利要求1所述的單自由度移動多環對稱耦合機構，其特征在于：該機構包括機架N1、動平臺N5以及連接機架與動平臺的三條分支和三個耦合桿組；三個分支包括第一分支、第二分支、第三分支；三個耦合桿組包括第一耦合桿組、第二耦合桿組、第三耦合桿組；每個耦合桿組與其中兩個分支連接，三個分支和三個耦合桿組間隔連接形成網狀耦合結構，將每個分支中連接耦合桿組的三個正四邊形構件均定義為節點構件，分別為第一節點構件N4、第二節點構件N2和第三節點構件N3。

3.根據權利要求2所述的單自由度移動多環對稱耦合機構，其特征在于：第一分支包括機架的第一轉動副R11、第一桿組L1、節點構件一的第一轉動副R41、節點構件一的第四轉動副R44、第七桿組L7、動平臺第一轉動副R51；第 一桿組L1與機架N1通過機架的第一轉動副R11連接，第一桿組L1與節點構件一N4通過節點構件一的第一轉動副R41連接，第七桿組L7與節點構件一N4通過節點構件一的第四轉動副R44連接；其中第一桿組L1的組成表示為串聯運動鏈：-R11-R1-R41-，其中，R1表示桿組一L1中連接R11和R41的中間轉動副，第七桿組L7的組成表示為串聯運動鏈：-R44-R7-R51-，其中，R7表示桿組七L7中連接R44和R51的中間轉動副。

4.根據權利要求2所述的單自由度移動多環對稱耦合機構，其特征在于：第二分支包括機架的第二轉動副R12、第二桿組L2、節點構件二的第二轉動副R22、節點構件二的第四轉動副R24、第八桿組L8、動平臺第二轉動副R52；第二桿組L2與機架N1通過機架的第二轉動副R12連接，第二桿組L2與節點構件二N2通過節點構件二的第二轉動副R22連接，第八桿組L8與節點構件二N2通過節點構件二的第四轉動副R24連接；其中第二桿組L2的組成表示為串聯運動鏈：-R12-R2-R22-，其中，R2表示桿組二L2中連接R12和R22的中間轉動副；第八桿組L8的組成表示為串聯運動鏈-R24-R8-R52-，其中，R8表示桿組八L8中連接R24和R52的中間轉動副。

5.根據權利要求2所述的單自由度移動多環對稱耦合機構，其特征在于：第三分支包括機架的第三轉動副R13、第三桿組L3、節點構件三的第三轉動副R33、節點構件三的第四轉動副R34、第九桿組L9、動平臺第三轉動副R53；第三桿組L3與機架N1通過機架的第三轉動副R13連接，第三桿組L3與節點構件三N3通過節點構件三的第三轉動副R33連接，第九桿組L9與節點構件三N3通過節點構件三的第四轉動副R34連接；其中，第三桿組L3的組成表示為串聯運動鏈：-R13-R3-R33-，其中，R3表示桿組三L3中連接R13和R33的中間轉動副；第九桿組L9的組成表示為串聯運動鏈：-R34-R9-R53-，其中，R9表示桿組九L9中連接R34和R53的中間轉動副。

6.根據權利要求2所述的單自由度移動多環對稱耦合機構，其特征在于：選擇正三角形構件N5為動平臺，第一分支通過動平臺的第一轉動副R51連接到動平臺N5，第二分支通過動平臺的第二轉動副R52連接到動平臺N5，第三分支通過動平臺的第三轉動副R53連接到動平臺N5，所述三個分支并聯到動平臺N5上；另外，第一分支節點構件一N4和第二分支節點構件二N2之間通過第一耦合桿組M1耦合連接，第二分支節點構件二N2和第三分支節點構件三N3之間通過第二耦合桿組M2耦合連接，第三分支節點構件三N3和第一分支節點構件一N4之間通過第三耦合桿組M3耦合連接；其中第一耦合桿組表示為運動鏈：-R42-R4-R21-，其中，R4表示耦合桿組一M1中連接R21和R42的中間轉動副；第二耦合桿組表示為運動鏈：-R23-R5-R32-，其中，R5表示耦合桿組二M2中連接R23和R32的中間轉動副；第三耦合桿組表示為運動鏈：-R31-R6-R43-，其中，R6表示耦合桿組三M3中連接R31和R43的中間轉動副。