[發明專利]一種二自由度解耦的并聯機構

在審

• 申請號: 201710431803.6
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107351059A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 趙國如;王永奉
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)44316
• 代理人: 趙勍毅

技術領域

本發明涉及并聯機構技術領域，尤其涉及一種二自由度解耦的并聯機構。

背景技術

自1938年首次提出并聯機器人以來，因其具較大剛度、較強的承載能力、誤差小、精度高、自重負荷比小、動力性能好、控制容易等特點，廣泛應用于社會的各個領域。目前，常見的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并聯機構；目前，3自由度并聯機構是研究最多、應用最廣的一類少自由度并聯機構。它按動平臺自由度的類型可以分為四類：3轉動并聯機構、2轉動1移動并聯機構、1轉動2移動并聯機構、3移動并聯機構。其中，球面并聯機構屬于3轉動并聯機構，其能實現繞動平臺參考點運動球面的球心的任意轉動，當機構運動時，機構動平臺上所有的點都繞著該球心、以一個固定半徑轉動。球面并聯相對于一般的并聯機構的優勢是工作空間大、靈活可靠、不易發生干涉等。

如燕山大學高峰教授等人提出的一種具有中心球面鉸鏈的偏置輸出三自由度球面并聯機構(CN101306534)，其具有典型的3-RRR型機構特征。實現繞固定中心做三個方向轉動。

燕山大學黃真教授提出一種具有對稱結構且無伴隨運動的并聯機構(CN102962840)。其能夠定、動平臺中間對稱平面內的任意一條軸或者任意一點連續轉動，能有效的避免伴隨運動的發生。

上海大學沈龍提出的一種球面三自由度并聯機構天線結構系統(CN101924266)。其較一般的3自由度球型機構相比，具有較大的工作空間。

上海交通大學林榮富等人提出的具有弧形移動副的三自由度球面并聯機構(CN104827463)。采用弧形移動副的形式來實現動平臺繞弧形的中點做三個方向的轉動。

這些機構支鏈的運動副配置大多包含RR或者RRR，并且這些運動副的軸線相交于一點，來實現動平臺的3個自由度的運動，其中上海交通大學林榮富采用弧形移動副，使得通過運動副的弧形配置，讓動平臺受到三個方向的力約束，而僅僅能夠繞弧形的中心做三個方向的轉動，不具備部分解耦性。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種具備運動解耦性的二自由度解耦的并聯機構。

一種二自由度解耦的并聯機構，包括靜平臺、安裝于所述靜平臺上的旋轉部、與所述旋轉部一端可轉動連接的動平臺、固定連接于所述旋轉部側邊的弧形支鏈、一端收容于所述弧形支鏈形成的內部空腔中且可沿所述弧形支鏈的切線方向做往復運動的弧形連桿、所述弧形連桿的另一端均固定連接于所述動平臺的側緣，所述旋轉部可帶動所述動平臺繞垂直所述靜平臺所在的方向做360度旋轉，所述弧形連桿沿所述弧形支鏈切線方向做往復運動以使所述動平臺可繞所述弧形支鏈所在的平面的軸線轉動。

在其中一些實施例中，所述旋轉部包括第一驅動單元及旋轉單元，所述第一驅動單元包括固定于所述靜平臺上的第一驅動電機及與所述第一驅動電機固定連接的第一驅動齒輪，所述旋轉單元包括固定于所述靜平臺上的支架及套設于所述支架上的旋轉件，所述旋轉件上開設有與所述第一驅動齒輪相嚙合的第一齒狀。

在其中一些實施例中，所述第一驅動電機與所述支架的軸線相互平行。

在其中一些實施例中，所述旋轉件的一端安裝有第二驅動單元，所述第二驅動單元包括第二驅動電機及與所述第二驅動電機連接的驅動絲桿，所述驅動絲桿上套設有螺紋套，所述螺紋套的一端通過球鉸與所述動平臺轉動連接。

在其中一些實施例中，所述弧形連桿與所述動平臺之間設置有連接桿，所述連接桿的一端穿過所述弧形連桿端部開設的小孔，另一端固定連接于所述動平臺的側緣，所述連接桿的軸線不經過所述球鉸的中心。

在其中一些實施例中，所述旋轉件與所述動平臺之間設置有約束桿，所述約束桿的一端固定連接于所述旋轉件，另一端通過轉動副與所述動平臺轉動連接。

在其中一些實施例中，所述轉動副的軸線與所述弧形連桿所在的平面垂直。

在其中一些實施例中，所述弧形連桿與所述動平臺之間設置有連接桿，所述連接桿的一端穿過所述弧形連桿端部開設的小孔，另一端固定連接于所述動平臺的側緣，所述連接桿的軸線經過轉動副的轉動中心。

在其中一些實施例中，所述弧形支鏈的側邊安裝有第三驅動單元，所述第三驅動單元包括固定于所述弧形支鏈側邊上的第三驅動電機以及與所述第三驅動電機固定連接的第三驅動齒輪，所述弧形連桿上開設有與所述第三驅動齒輪相嚙合的第三齒狀。