[發明專利]三自由度并聯機構

有效

• 申請號: 201711418392.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108297070B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 趙國如;王永奉;韓立;孔祥戰
• 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

本發明提供一種三自由度并聯機構，包括定平臺、動平臺和三條運動支鏈，至少其中一條運動支鏈為靈動型支鏈；靈動型支鏈包括第一連桿、第二連桿和軸線可變轉動副，軸線可變轉動副包括固定構件、可動構件和球鉸副，固定構件一端固定安裝于定平臺上且另一端與可動構件斜面配合貼靠，球鉸副收容于固定構件中且其球鉸連桿穿出可動構件，第一連桿分別與球鉸連桿及第二連桿可轉動連接，第二連桿與動平臺球鉸連接。本發明將變軸線轉動副融于運動支鏈的構造中，一方面有利于運動支鏈進行力和力矩的傳遞，另一方面，可以有效地避免并聯機構發生奇異位形。

技術領域

本發明屬于機械領域，具體涉及一種三自由度并聯機構。

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，而其中三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。

河北工業大學劉更謙教授等人提出一種踝關節康復機器人(CN200810052248.7)，該踝關節康復機器人的機型與燕山大學的趙鐵石以及倫敦大學戴建生等人提出的踝關節康復機器人的機型一致，都是一種3-RSS/S型三自由度并聯機構。該并聯機構具有四個運動支鏈，其中，中間運動支鏈的下端固定于固定平臺，上端采用球鉸與動平臺的中心連結，另外三個運動分支沿圓周方向均勻分布，驅動連桿一端與固定平臺采用轉動副連接，另一端與被動連桿之間采用球鉸副連接，被動連桿的一端與動平臺之間采用球鉸連接；該機構可以繞中間運動支鏈的球鉸中心做三個自由度的轉動。

深圳先進技術研究院的王永奉等人提出一種踝關節康復機器人(CN102631275A)，該并聯機構是一種3-(HS)S/S型三自由度并聯機構。該并聯機構同樣具有四個運動支鏈，其中，中間運動支鏈的下端固定于固定平臺，上端采用球鉸與動平臺的中心連結，三個運動分支沿圓周方向均勻分布，其底端采用一個螺旋副與固定平臺連接，螺旋副的軸線與固定平臺之間的夾角可以進行調整；另外，支撐連桿的一端與螺旋副上的滑塊之間采用球鉸連接，另一端與動平臺之間采用球鉸形式連接；該機構可以繞中間運動支鏈的球鉸中心做三個自由度的轉動。

這些三自由度并聯機構中，支鏈的運動副都采用標準形式的運動副，如轉動副的軸線在運動過程中始終是固定不變的，這不利于運動支鏈進行力和力矩的傳遞；另外，標準形式的運動副，因為其運動軸線固定，不容易避開機構的奇異位形。

發明內容

本發明實施例涉及一種三自由度并聯機構，至少可解決現有技術的部分缺陷。

本發明實施例涉及一種三自由度并聯機構，包括定平臺和動平臺，所述定平臺與所述動平臺通過并聯的第一運動支鏈、第二運動支鏈和第三運動支鏈連接，所述第一運動支鏈、所述第二運動支鏈與所述第三運動支鏈連接中，至少其中一條運動支鏈為靈動型支鏈；所述靈動型支鏈包括第一連桿、第二連桿和軸線可變轉動副，所述軸線可變轉動副包括固定構件、可動構件和球鉸副，所述固定構件一端固定安裝于所述定平臺上且另一端與所述可動構件斜面配合貼靠，所述球鉸副收容于所述固定構件中且其球鉸連桿穿出所述可動構件，所述第一連桿分別與所述球鉸連桿及所述第二連桿可轉動連接，所述第二連桿與所述動平臺球鉸連接。

作為實施例之一，所述第一運動支鏈、所述第二運動支鏈和所述第三運動支鏈連接均為所述靈動型支鏈，所述動平臺與三個所述第二連桿的連接點在該動平臺上環形布置。

作為實施例之一，該三自由度并聯機構還包括中間連桿，所述中間連桿一端固定于所述定平臺上且另一端與所述動平臺球鉸連接。

作為實施例之一，所述第一運動支鏈、所述第二運動支鏈與所述第三運動支鏈連接沿所述動平臺周向環繞所述中間連桿設置。