[發(fā)明專利]一種球面并聯(lián)機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710475411.X
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107139164B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設計）人: 趙龍海;陳強;何永和;姜紀波;張延亮;朱虹
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞愛創(chuàng)機器人科技有限公司;東莞松山湖國際機器人研究院有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;楊桂洋

一種球面并聯(lián)機構(gòu)，包括機座和動平臺，機座和動平臺之間設有至少兩組運動支鏈，一組運動支鏈包括兩個主動連桿和兩個從動連桿；同一組運動支鏈中，兩個主動連桿分別通過機座轉(zhuǎn)動副與機座轉(zhuǎn)動連接，一個主動連桿對應通過一個連桿轉(zhuǎn)動副與一個從動連桿轉(zhuǎn)動連接，兩個從動連桿通過輸出轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動連接，該兩個從動連桿的連接點為輸出參考點，該輸出參考點通過動平臺轉(zhuǎn)動副與動平臺轉(zhuǎn)動連接；機座轉(zhuǎn)動副、連桿轉(zhuǎn)動副、輸出轉(zhuǎn)動副和動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線交匯于同一點。本發(fā)明負載能力強，定位精度高，工作空間大，整個機構(gòu)沒有驅(qū)動電機安置于運動部件上，結(jié)構(gòu)簡單輕便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種球面并聯(lián)機構(gòu)。

背景技術(shù)

球面五桿機構(gòu)是一種兩自由度機構(gòu)，它由五根桿件通過五個轉(zhuǎn)動副首尾相連，并且所有轉(zhuǎn)動副的軸線匯交于一點（即轉(zhuǎn)動中心），機構(gòu)的輸出參考點有沿球面的兩個平動自由度。與單自由度的四桿機構(gòu)相比，它能完成更加復雜的運動軌跡，并具有結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活、易于控制等優(yōu)點。

并聯(lián)機構(gòu)為動平臺和靜平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，具有兩個或兩個以上的自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機構(gòu)。和串聯(lián)機器人相比，并聯(lián)機器人具有以下優(yōu)點：累積誤差小、精度較高；驅(qū)動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，運動部分重量輕，速度高，動態(tài)響應好；結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大。因此，并聯(lián)機器人在對設備剛度、運動速度、定位精度或載重要求較高的場合應用較為廣泛。其中，球面并聯(lián)機構(gòu)是重要的并聯(lián)機構(gòu)之一，目前在衛(wèi)星跟蹤隨動裝置、數(shù)控回轉(zhuǎn)臺，電子靈巧眼等實際工程領(lǐng)域中已經(jīng)得到一定的應用。

但由于受到奇異位形的限制，并聯(lián)機構(gòu)動平臺的轉(zhuǎn)動能力往往都比較小，即使是相對簡單的平面并聯(lián)機構(gòu)，在理論上能達到的轉(zhuǎn)動范圍也不超過180°，實際上會更小；奇異位形還影響了動平臺運動的靈活性，因為靠近奇異位形時動平臺的載荷傳遞效率急速下降；此外，機構(gòu)的運動支鏈較少時承載能力也較差，從而影響動平臺的工作性能。

冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)是輸入構(gòu)件數(shù)目多于輸出構(gòu)件自由度數(shù)的并聯(lián)機構(gòu)，有些并聯(lián)機構(gòu)會通過增加冗余驅(qū)動支鏈來輔助平臺跨越奇異位形，從而得到更大的轉(zhuǎn)動能力，但冗余驅(qū)動會導致過約束從而產(chǎn)生內(nèi)力，使機構(gòu)面臨復雜的控制問題；還有一部分并聯(lián)機構(gòu)則選擇在某些支鏈中增加冗余驅(qū)動，但這導致了混合結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，從而改變原有并聯(lián)機構(gòu)的載荷傳遞特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種球面并聯(lián)機構(gòu)，負載能力強，定位精度高，工作空間大，動平臺上不用安裝驅(qū)動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單輕便。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種球面并聯(lián)機構(gòu)，包括機座和動平臺，所述機座和動平臺之間設有至少兩組運動支鏈，一組運動支鏈包括兩個主動連桿和兩個從動連桿；

同一組運動支鏈中，兩個主動連桿分別通過機座轉(zhuǎn)動副與機座轉(zhuǎn)動連接，一個主動連桿對應通過一個連桿轉(zhuǎn)動副與一個從動連桿轉(zhuǎn)動連接，兩個從動連桿通過輸出轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動連接，該兩個從動連桿的連接點為輸出參考點，該輸出參考點通過動平臺轉(zhuǎn)動副與動平臺轉(zhuǎn)動連接；

運動支鏈的數(shù)量等于N，N≥2；

機座轉(zhuǎn)動副、連桿轉(zhuǎn)動副、輸出轉(zhuǎn)動副和動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線交匯于同一點。

所述動平臺至少包含兩根連接桿。

作為一種方案，所述動平臺由2根連接桿構(gòu)成，該2根連接桿之間通過連接桿轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動連接，兩組運動支鏈形成兩個輸出參考點，該兩個輸出參考點分別通過動平臺轉(zhuǎn)動副與連接桿轉(zhuǎn)動連接，該動平臺轉(zhuǎn)動副與連接桿轉(zhuǎn)動副不重合。

作為另一種方案，所述動平臺由四根連接桿通過連接桿轉(zhuǎn)動副首尾轉(zhuǎn)動連接圍合形成，兩組運動支鏈通過兩個動平臺轉(zhuǎn)動副與動平臺轉(zhuǎn)動連接，其中該兩個動平臺轉(zhuǎn)動副對應與該動平臺上對稱的兩個連接桿轉(zhuǎn)動副重合。