[實用新型]一種齒輪式多級耦合并聯機構

有效

• 申請號: 201721854383.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN208100365U
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 周玉林;劉揚;李會芹;謝運濤;曹琛
• 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

一種齒輪式多級耦合并聯機構，其包括定平臺、耦合平臺、動平臺以及連接這三個平臺的三條結構相同的運動支鏈，其中定平臺、耦合平臺和動平臺上設有三個均布的開口槽，每條運動支鏈中的主動桿的兩端通分別與定平臺和從動桿的一端連接，該從動桿的另一端與第一直齒圓柱齒輪轉動連接，第二直齒圓柱齒輪與另一個主動桿的一端轉動連接，第一齒輪與第二齒輪的嚙合方式為外嚙合，該主動桿的另一端與另一個從動桿的一端連接，該從動桿的另一端與動平臺連接。本實用新型工作空間大、大大減少驅動單元數量、運動學正反解變得極為簡單、十分有利于工程實際中的控制工作。

技術領域

本實用新型屬于機器人領域，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，實用性有待進一步提高。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。

專利號為CN20170155118.5的中國專利，公開的一種基于RSR構型并聯機構的模塊化仿生蛇形機器人是一種將多個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

本實用新型的目的在于提供一種工作空間大、大大減少驅動單元數量、運動學正反解變得極為簡單、十分有利于工程實際中的控制工作的齒輪式多級耦合并聯機構。

本實用新型包括定平臺、若干耦合平臺、動平臺和三條運動支鏈，其中定平臺、耦合平臺和動平臺上設有三個均布的開口槽，這三個平臺通過三條運動支鏈連接，其連接方式有兩種：

第一種連接方式：

所述三條運動支鏈結構相同，其包括主動桿、球碗、第一直齒圓柱齒輪、第二直齒圓柱齒輪和從動桿，其中主動桿的一端通過設在定平臺開口槽上的轉動副與定平臺連接，該主動桿的另一端設有通過轉動副連接的球碗，并通過球面副與從動桿的一端連接，該從動桿的另一端通過設在耦合平臺下表面的轉動副與第一直齒圓柱齒輪轉動連接，第二直齒圓柱齒輪通過設在耦合平臺上表面的轉動副與另一個主動桿的一端轉動連接，第一齒輪與第二齒輪的嚙合方式為外嚙合，該主動桿的另一端設有通過轉動副連接的球碗，并通過球面副與另一個從動桿的一端連接，該從動桿的另一端又通過另一個設在另一個耦合平臺下表面的轉動副與第一直齒圓柱齒輪轉動連接，根據需要進行多級連接，最后一級的從動桿的另一端通過設在動平臺開口槽上的轉動副與動平臺連接；

每一級并聯機構的各主動桿與定平臺連接的轉動副共面，每一級并聯機構的各從動桿與動平臺連接的轉動副共面；

以此耦合方式，并聯機構可以通過增設任意級耦合平臺的方式耦合并聯下去；此時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：