[發明專利]一種無奇異位形的對稱并聯機構

有效

• 申請號: 201610153462.6
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105619389B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 劉宏昭;周少瑞
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于機械制造技術領域，涉及一種無奇異位形的對稱并聯機構。

背景技術

并聯機構相比于串聯機構具有剛度大、承載能力高、精度高和運動學反解容易等優點，因而在工業機器人、機械制造領域得以廣泛的應用。而少自由度并聯機構(自由度小于6的并聯機構)具有結構簡單、造價低、運動學求解相對簡單等特點，其中兩轉動一移動型的三自由度并聯機構是并聯機構中非常重要的一類構型。自HUNT 1983年提出3-RPS并聯機構以來，兩轉動一移動型三自由度并聯機構已用于諸多的領域，如基于3-PRS并聯機構的Z3主軸頭、天文望遠鏡副鏡支撐機構、調姿機構、運動模擬器、機械手腕、坐標測量機、微操作機器人等領域。然而，現有的三自由度并聯機構存在奇異位形的問題，使機構軌跡規劃比較困難。四自由度并聯機構中具有三轉動一移動對稱構型的相對較少，如4-SPS/PS機構存在奇異位形，且具有強耦合的特性，使得軌跡規劃和控制較為困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種無奇異位形的對稱并聯機構，該并聯機構具有結構對稱、不含奇異位形、工作空間大、承載能力強、正逆解形式簡單、驅動副位于定平臺上，驅動方式簡單的特點，該并聯機構能夠應用在運動模擬器、望遠鏡副鏡支撐機構、機械手腕、坐標測量機、微操作機器人、機床主軸頭。

本發明所采用的技術方案是，一種無奇異位形的對稱并聯機構，包括動平臺、作為機架的定平臺和連接動平臺與定平臺的四條運動鏈，四條運動支鏈包括連接動平臺中心位置與定平臺中心位置的一條恰約束鏈以及三條完全相同的運動支鏈，三條完全相同的運動支鏈包括與定平臺固定連接的液壓缸，3個液壓缸分別通過圓柱副A與活塞桿連接，3根活塞桿分別通過轉動副A與環形構件連接，3個環形構件分別通過圓柱副B與滑桿連接，每根滑桿一端通過轉動副B與動平臺中心連接，滑桿另一端通過轉動副與滾輪連接，滾輪與設置在動平臺上的滾道相接觸，每個所述圓柱副A的軸線和與之對應的轉動副A的軸線互相垂直，每個所述轉動副A的軸線和與之對應的圓柱副B的軸線互相垂直，每個所述圓柱副B的軸線和與之對應的轉動副B的軸線互相垂直，三條運動支鏈中的轉動副B的軸線同軸。

本發明的特點還在于，

恰約束鏈包括與定平臺中心位置固定連接的液壓缸，液壓缸通過移動副與活塞桿一端連接，活塞桿另一端與虎克鉸連接，虎克鉸與動平臺中心位置連接。

恰約束鏈包括與定平臺中心位置通過轉動副C連接的液壓缸，液壓缸通過移動副與活塞桿一端連接，活塞桿另一端與虎克鉸連接，虎克鉸與動平臺中心位置連接。

虎克鉸的中心點為轉動副B的軸線與動平臺所在平面的交點，轉動副B的軸線與動平臺法線平行。

相鄰兩個圓柱副A之間距離相等，移動副位于以圓柱副A的位置為頂點所構成的等邊三角形的中點位置，3個圓柱副A的軸線與移動副的軸線相平行。

并聯機構的驅動方式為電氣、氣動、液壓中任意一種。

本發明的有益效果為，三條運動支鏈上的圓柱副A作為機構的驅動副，驅動形式簡單，且避免了驅動器位于運動支鏈其他位置引入較大慣性；此外由于機構含有恰約束支鏈可以通過恰約束支鏈上添加冗余驅動的方法進一步獲得高精度運動，該并聯機構沿動平臺所在平面內的轉動范圍不受限制，可以整周連續旋轉，適用于中低速旋轉場合；同時機構部分解耦，結構對稱。本發明的并聯機構具有較簡單的正逆解、無奇異位型，工作空間大，承載能力強，具有良好的運動特性，驅動形式簡單，能夠應用在運動模擬器、望遠鏡副鏡支撐機構、機械手腕、坐標測量機、微操作機器人、機床主軸頭。

附圖說明

圖1是本發明一種無奇異位形的對稱并聯機構的第一種實施例的機構簡圖；

圖2是本發明一種無奇異位形的對稱并聯機構的結構示意圖；

圖3是本發明一種無奇異位形的對稱并聯機構中動平臺的結構示意圖；

圖4本發明一種無奇異位形的對稱并聯機構的第二種實施例的機構簡圖。

圖中，1.定平臺，2.滑桿，3.活塞桿，4.滾輪，5.動平臺，6.環形構件，7.液壓缸，8.圓柱副A，9.轉動副A，10.圓柱副B，11.轉動副B，12.虎克鉸，13.移動副，14.轉動副C。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

實施例1