[發明專利]一種大工作空間的二維平動并聯機構

有效

• 申請號: 201810324286.7
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108544471B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 李開明;張陽;熊萬濤;舒陽;葛帥帥;董立磊
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

本發明公開了一種大工作空間的二維平動并聯機構，包括固定底座、平行雙聯同步伸縮桿、電動缸、工作臺；所述平行雙聯同步伸縮桿固定端通過第一轉動副和第二轉動副與固定底座相連，伸縮端通過第三轉動副和第四轉動副與工作臺相連；所述電動缸固定端和伸縮端均通過轉動副分別與固定底座和工作臺相連；所述第一轉動副、第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、電動缸兩端的轉動副的軸線均相互平行；第一轉動副和第二轉動副軸線之間的距離與第三轉動副和第四轉動副軸線之間的距離相等；所述第一轉動副和第二轉動副連線平行于第三轉動副和第四轉動副軸線之間的連線，使得工作臺只能在一個平面內來回擺動。本發明的機構工作空間大，且承載大。

技術領域

本發明屬并聯機構領域，特別是一種大工作空間的二維平動并聯機構。

背景技術

二維平動并聯機構是少自由度并聯機構中的一種，具有結構簡單、易于控制、承載能力強、工作空間大、響應速度快、靈活性好等優點，可應用于高空作業平臺、搬運機器人、機床等眾多領域。

現有的二維平動并聯機構主要可分為兩類：一類是擺臂驅動有平行約束的連桿，這種機構采用平行四邊形支鏈的結構實現動平臺的移動，這種機構承載能力小，尤其在垂直于平動方向的剛度不足，一般用于搬運小物體且作業范圍有限。專利CN1903521A公開的一種二維平動兩自由度平面并聯機器人機構，機構運動副構成為2RRR+2×2RPR，一組主動支鏈和一組平行被動支鏈通過鉸鏈連接靜平臺和動平臺，其主動臂的擺動無法保證從動支鏈始終保持平行四邊形，所以無法保證平動。專利CN103273481A公開了一種具有兩自由度平動的并聯機構，該機構運動副構成為2RRR+2RR+P，該機構使用一個豎直方向的伸縮桿替換專利CN1903521A的被動支鏈的伸縮部分，其主動支鏈的擺動范圍受限于被動支鏈的擺動范圍，工作范圍有限。河北博柯萊自主研發的boxline并聯機器人，通過具有平行約束的擺臂驅動有平行約束的連桿實現動平臺的平動，其適應于工作載荷較小的場合且無法抵抗垂直于平動方向的載荷。

另一類是滑塊移動來驅動有平行約束的雙連桿，這種機構作業空間狹長且受限于導軌的長度。專利CN2741730Y公開了一種二自由度移動平面并聯機構，該機構運動副構成為2PRR+PRR，一組平行的連桿通過鉸鏈連接主動滑塊、從動滑塊和動平臺，另一個主動滑塊通過連桿與動平臺連接，兩主動滑塊布置在同一水平方向，通過驅動兩個主動滑塊實現動平臺移動。該機構工作空間狹長且受限于導軌的長度，承載能力差，垂直于平動方向剛度不足。專利CN1628939A公開的機構與專利CN2741730Y不同之處在于兩主動滑塊布置在垂直方向上，仍存在上述的不足之處。專利CN101224578A公開了一種二自由度平移運動并聯機構，該機構運動副構成為2-P(2TT+TT)，該機構通過兩組固定桿連接滑塊和動平臺，連接方式均為虎克鉸鏈接連，每組桿共有三根，其中兩根相互平行。通過驅動滑塊來實現動平臺移動，該結構承載能力大，但工作空間狹長且受限于固定桿和導軌的長度。專利CN1817574A公開了一種具有被動約束分支的二自由度并聯機構，該機構運動副構成為2-P2RR，兩組定長的主動分支通過鉸鏈連接動平臺和滑塊，通過驅動滑塊實現平面內移動。兩根可伸縮的被動約束分支無法抵抗垂直于平動平面的載荷。清華大學與齊齊哈爾第二機床廠合作開發的機床中，動平臺通過V字型連接桿與龍門架上的滑塊連接，通過滑塊和龍門架的移動來實現動平臺移動，其工作空間受限于滑塊和龍門架導軌的長度且垂直于平動方向的剛度較差。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種大工作空間的二維平動并聯機構，通過電機驅動伸縮桿實現動平臺在二維平面內移動，工作空間大、承載能力強，能抵抗垂直于平動方向的承載。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種大工作空間的二維平動并聯機構，包括固定底座、平行雙聯同步伸縮桿、電動缸、工作臺；