[實用新型]一種球面運動并聯機構

有效

• 申請號: 201820892337.1
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN208629442U
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 陳子明;高敏;尹濤;李艷文;魏雪丹
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;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

一種球面運動并聯機構，它的第一連桿、齒輪連桿一、齒輪連桿二、第二連桿、齒輪連桿三和齒輪連桿四之間通過運動副依次連接，第三連桿的一端通過運動副與構件一連接，第三連桿的另一端通過運動副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過運動副與構件二連接；其中齒輪連桿一和齒輪連桿二構成支鏈一，齒輪連桿三和齒輪連桿四構成支鏈二，中間部分第三連桿、第四連桿和三個運動副構成三自由度平面子鏈一。本實用新型驅動方式簡單，能夠實現關于中間平面完全對稱的運動，將每一個單元進行串聯，可得到運動范圍更大的結構。

技術領域

本實用新型涉及機器人領域，特別涉及一種球面并聯機構。

背景技術

機構中各運動構件上所有點都在同心球面上的運動機構稱為球面機構。球面兩自由度機構可以實現沿球面曲線的運動，可用于食品、藥品的包裝，工藝產品的加工，球形物體的檢測等方面。

已有的球面兩自由度并聯機構中，其輸出運動是機構上一點在球面上的移動，而很多情況需要末端連桿在球面上具有靈活的運動。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種在運動過程中固定連桿和末端連始終關于中間平面保持對稱、并且末端連桿具有以球面連桿的球心為轉動中心的兩個轉動自由度的球面運動并聯機構。

本實用新型包括八個連桿、兩個構件以及連接它們的運動副，所述八個連桿中有兩個或四個為齒輪連桿，該齒輪連桿的一端為齒輪，所述構件為兩側設有轉動軸線交于一點的轉動副，且中間設有轉動軸線垂直于中間平面的轉動副的連接件，或為兩側設有轉動軸線交于一點的轉動副，且中間設有移動中心線在中間平面上的移動副的連接件，或為兩端設有轉動軸線交于一點的轉動副的連接件，或為一端設有轉動副，另一端設有轉動軸線垂直于中間平面的轉動副的連接件，其中，第一連桿為固定連桿，其一端通過轉動副一與齒輪連桿一的一端連接，齒輪連桿一的齒輪端與齒輪連桿二的齒輪端嚙合，形成齒輪副一，且傳動比為1；構件一的上下分別通過轉動副三和轉動副二與齒輪連桿二和齒輪連桿一的齒輪端連接；齒輪連桿二的另一端通過轉動副四與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過轉動副五與齒輪連桿三的一端連接，齒輪連桿三的齒輪端與齒輪連桿四的齒輪端嚙合，形成齒輪副二，且傳動比為1；構件二的上下分別通過轉動副六和轉動副七與齒輪連桿三和齒輪連桿四的齒輪端連接，齒輪連桿四的另一端通過轉動副八與第一連桿的另一端連接；第三連桿的一端通過轉動副九與構件一的中部連接，第三連桿的另一端通過轉動副十與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過轉動副十一與構件二的中部連接；轉動副一、二、三、四、五、六、七和八的軸線匯交于球面連桿的球心，構件一的上下兩個轉動副軸線分別與齒輪副一的上下兩個齒輪中心軸線重合，構件二的上下兩個轉動副軸線分別與齒輪副二的上下兩個齒輪中心軸線重合，構件一通過三自由度平面子鏈與構件二連接。

所述三自由度平面子鏈由兩個連桿和三個運動副連接而成，三個運動副中，一個運動副為轉動副，另外兩個運動副分別為轉動副或移動副，且三自由度平面子鏈中轉動副的軸線相互平行，移動副的移動中心線與轉動副的軸線相互垂直。三自由度平面子鏈有以下7種組成形式：RRR、RPR、RRP、PRR、RPP、PRP、PPR，R代表轉動副，P代表移動副。

機構關于中間平面對稱，該中間平面為第一連桿與第二連桿的對稱面，三自由度平面子鏈中的轉動副軸線垂直于中間平面；第一連桿和第二連桿、各齒輪連桿均為球面連桿，其球心在空間重合于一點，即為該機構的轉動中心。所述球面連桿為所有點都在以空間一點為球心的同心球面上的連桿。第一連桿和第二連桿、齒輪連桿一和齒輪連桿二、齒輪連桿三和齒輪連桿四兩端轉動副軸線之間的夾角分別對應相等。

本實用新型是將與第一連桿相連接的齒輪連桿一和齒輪連桿四作為機構輸入；第二連桿作為末端連桿。

將其中兩個齒輪連桿替換為兩個連桿時，連接它們的兩個轉動副替換為一個轉動副。

將中間部分的三自由度平面子鏈替換成一個弧形移動副，其移動中心線為位于中間平面上且以轉動中心為圓心的弧線。