[發明專利]一種空間二自由度轉動并聯機構

在審

• 申請號: 201710225632.1
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN107009346A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 張彥斌;荊獻領;李躍松;聶少武;韓建海;劉延斌;楊宏斌;趙浥夫
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/08
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 徐小磊

技術領域

本發明涉及一種空間二自由度轉動并聯機構。

背景技術

并聯機構可定義為：定平臺和動平臺之間由兩個或兩個以上的獨立運動支鏈聯接，且以并聯方式驅動的一種閉環機構。并聯機構具有兩個或兩個以上的自由度，又被稱為并聯機器人。并聯機構分為六自由度并聯機構和少自由度并聯機構。少自由度并聯機構具有承載能力強、運動精度高、自重負荷比小、運動學求解簡單等特點。因而并聯機構特別是少自由度轉動并聯機構在雷達、醫療器械、導彈發射等需精細姿態調整的領域具有廣泛的應用前景。而二自由度轉動并聯機構在動平臺的姿態調整方面有其獨特優勢，因此可用于肩關節和髖關節。

少自由度并聯機構，特別是具有完全各向同性的并聯機構已成為近年來并聯機構的研究熱點。目前的少自由度空間轉動并聯機構的運動耦合性較強，使得機構在運動學控制方面較為困難，在一定程度上阻礙了并聯機構的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種空間二自由度轉動并聯機構，以解決現有技術中的并聯機構運動耦合性強，解耦性差的問題。

為實現上述目的，本發明空間二自由度轉動并聯機構的技術方案是：一種空間二自由度轉動并聯機構，包括動平臺、靜平臺以及布置在兩者間的第一支鏈、第二支鏈，第一支鏈包括主動轉桿，主動轉桿一端通過轉動軸線與主動轉桿轉動軸線同軸設置的第一支鏈第一轉動副連接于靜平臺上，并由第一支鏈第一轉動副驅動動平臺繞主動轉桿轉動軸線轉動，主動轉桿另一端通過第一支鏈第二轉動副與動平臺相連；第二支鏈包括主動擺臂結構，主動擺臂結構包括并行布置的兩懸臂及與兩懸臂連接的懸臂連桿，兩懸臂分別通過第二支鏈第一轉動副設置于靜平臺上，兩懸臂、懸臂連桿及靜平臺形成平行四邊形連桿結構，主動擺臂結構通過伸展-折疊機構驅動動平臺繞第一支鏈第二轉動副軸線擺動，伸展-折疊機構包括至少兩個連桿，相鄰兩個連桿之間通過轉動軸線與第一支鏈第一轉動副轉動軸線平行的第三轉動副相連，伸展-折疊機構的所述連桿中包括擺臂連桿，擺臂連桿通過第四轉動副與所述懸臂連桿相連，第四轉動副的轉動軸線與第三轉動副的轉動軸線平行。

所述懸臂連桿的兩端通過第五轉動副與所述懸臂相連，所述第五轉動副的轉動軸線平行于第二支鏈第一轉動副轉動軸線。

伸展-折疊機構的所述連桿中還包括動平臺連桿，動平臺連桿通過連接結構與動平臺轉動連接，連接結構為下述其中一種方式：（1）連接結構為虎克鉸；（2）連接結構為球副；（3）連接結構包括連架桿，連架桿一端通過連架桿第一轉動副與動平臺相連，另一端通過連架桿第二轉動副與動平臺連桿相連，連架桿第一轉動副的轉動軸線與第一支鏈第二轉動副的轉動軸線平行；連架桿第二轉動副的轉動軸線與第三轉動副的轉動軸線平行。

虎克鉸或球副或連架桿第二轉動副與第一支鏈第二轉動副分設于動平臺的兩側。

所述懸臂的端部通過第五轉動副與所述懸臂連桿相連，第一支鏈第二轉動副的轉動軸線位于兩個第二支鏈第一轉動副轉動軸線連線的中垂面上，虎克鉸或球副或連架桿第二轉動副與第一支鏈第二轉動副之間的距離與所述懸臂的長度相等。

所述靜平臺包括平面部分和垂直設置于平面部分的豎桿，所述第一支鏈設于平面部分上，所述第二支鏈設于所述豎桿上，所述第一支鏈第二轉動副的軸線平行于所述平面部分且垂直于主動轉桿的轉動軸線。

伸展-折疊機構包括通過所述第三轉動副相連的兩個所述的連桿。