[發明專利]一種滑塊式多級耦合并聯機構

在審

• 申請號: 201711434694.X
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107932487A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 周玉林;周琳;史樹陽;劉揚;楊磊光;梅友恩
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，特別涉及一種并聯機構。

背景技術

并聯機構雖然具有剛度大、精度高、動態性能好等優點，但由于受運動副、支鏈干涉，空間奇異的影響，使得并聯機構工作空間較小這一共性缺點制約了并聯機構的應用水平。很多學者嘗試采用多個并聯機構之間通過共用平臺進行簡單串聯的辦法,即混聯的方法，意在解決既保留并聯機構優點同時又能彌補工作空間不足的問題。這種方式在理論上確實對并聯機構的工作空間有明顯改善的作用，但由于這種連接方式需要在每一級并聯平臺安裝動力單元，使得每一級機構需要承擔以下各級的自重以外，還需承擔這些機構動力單元的重量，突顯了類似于串聯機構各關節逐級增大的弊端，整體增大了機構的體積，實用性有待進一步證實。因此這樣的機構在工程應用中并不常見。此外，并聯機構的運動空間還受到運動副自身的工作空間的限制，如球副的工作空間十分有限，使得實際應用中機構的工作空間距離理論工作空間又很大的差距。

經對現有技術的文獻檢索發現，專利號為CN20170155118.5、名稱：一種基于RSR構型并聯機構的模塊化仿生蛇形機器人的中國專利公開了一種將多個RSR并聯機構進行串聯的混聯機構。末端執行器相對于定平臺具有兩轉動一移動運動的疊加，運動方式多樣，長度可調，身體粗細可變等特點。然而，多數的混聯機構都存在下級驅動成為上級驅動負載從而大大降低了機構動態特性的問題，同時又增大了上級驅動體積，多級串聯后，結構變得十分臃腫，失去了實用的意義。而且，隨著混聯機構中并聯關節數的增加，運動學正反解難度越來越大，驅動也變的十分困難。

發明內容

為解決的問題并聯機構工作空間不足、混聯機構中后一級機構的驅動成為前一級機構驅動的負載造成的體積龐大的缺點，以及多級混聯機構受限于運動學正反解困難導致的實際控制較難的問題，本發明提供一種滑塊式多級耦合并聯機構。

本發明包括定平臺、動平臺、耦合平臺以及分別連接定平臺、耦合平臺、動平臺的沿圓周均布的三條支鏈，其連接方式有兩種：

第一種連接方式：

連接定平臺和耦合平臺的三條結構相同的支鏈包括第一主動桿、第一球碗、第一從動桿和第一連桿，其中第一主動桿的一端通過轉動副與定平臺連接，該第一主動桿的另一端設有通過轉動副連接的第一球碗，并通過球面副與第一從動桿的一端連接，該第一從動桿的另一端通過轉動副與耦合平臺的下表面連接，耦合平臺上設有三個均布的滑槽，滑槽中均設有滑塊，第一連桿的一端通過轉動副與第一從動桿的中部連接，該第一連桿的另一端通過轉動副與滑塊的下表面連接；

連接耦合平臺和動平臺的三條結構相同的支鏈包括第二主動桿、第二球碗、第二從動桿和第二連桿，其中第二主動桿的一端通過轉動副與耦合平臺上表面連接，第二主動桿的另一端設有通過轉動副連接的第二球碗，并通過球面副與第二從動桿的一端連接，該第二從動桿的另一端通過轉動副與動平臺的下表面連接，第二連桿的一端通過轉動副與第二主動桿的中部連接，該第二連桿的另一端通過轉動副與上述滑塊的上表面連接；

前一級機構的動平臺與后一級機構的定平臺為同一耦合平臺，相鄰兩級機構中支鏈相位排布相同，前一級機構的從動桿與后一級機構的主動桿通過所述對稱的共滑塊曲柄滑塊機構耦合傳動；以此耦合方式，并聯機構可以以任意級數耦合并聯下去；機構具有兩轉動一移動自由度的多級疊加；

第二種連接方式：

連接定平臺、耦合平臺和動平臺的三條支鏈中，有兩條結構相同，其部件和連接方式與第一種連接方式的支鏈相同，另一條支鏈中的第一主動桿的一端通過轉動副與定平臺連接，其另一端通過轉動副與第一從動桿的一端連接，該第一從動桿的另一端通過轉動副與耦合平臺的下表面連接，第一連桿的一端通過轉動副與第一從動桿的中部連接，該第一連桿的另一端通過轉動副與設在滑槽中滑塊的下表面連接；第二主動桿的一端與耦合平臺上表面連接，第二主動桿的另一端設有通過轉動副與第二從動桿的一端連接，該第二從動桿的另一端通過轉動副與動平臺的下表面連接，第二連桿的一端通過轉動副與第二主動桿的中部連接，該第二連桿的另一端通過轉動副與上述滑塊的上表面連接；

前一級機構的動平臺與后一級機構的定平臺為同一耦合平臺，相鄰兩級機構中支鏈相位排布相同，前一級機構的從動桿與后一級機構的主動桿通過所述對稱的共滑塊曲柄滑塊機構耦合傳動；以此耦合方式，并聯機構可以以任意級數耦合并聯下去；機構具有一轉動一移動自由度的多級疊加。

本發明與現有技術相比具有如下優點：