[實用新型]部分解耦的冗余驅(qū)動四自由度并聯(lián)機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921880204.3
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN211220685U
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張偉中;楊超;蔡本曉;任達千;吳震
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 周涌賀

一種部分解耦的冗余驅(qū)動四自由度并聯(lián)機構(gòu)，包括動平臺，動平臺上連接有一對混合分支和單獨設(shè)置的串聯(lián)分支，混合分支關(guān)于動平臺左右對稱設(shè)置，串聯(lián)分支位于混合分支之間。本實用新型提出的并聯(lián)機構(gòu)可以由五個移動副驅(qū)動，控制動平臺執(zhí)行兩移動兩轉(zhuǎn)動運動，具有承載能力高、運動學(xué)模型簡單、奇異位形少、工作空間大等優(yōu)點，可用于運動模擬領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及機械結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種并聯(lián)機構(gòu)，具體是一種部分解耦的冗余驅(qū)動四自由度并聯(lián)機構(gòu)。

背景技術(shù)

并聯(lián)機構(gòu)具有剛度好、精度高、動態(tài)特性好等優(yōu)點，因此在運動模擬、天線調(diào)姿、機械加工領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。少自由度并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，驅(qū)動耗能少，相較于六自由度并聯(lián)機構(gòu)更具有應(yīng)用優(yōu)勢，而能輸出兩移動兩轉(zhuǎn)動運動的四自由度并聯(lián)機構(gòu)是其中重要的一類。

并聯(lián)機構(gòu)由于多分支間的耦合，運動學(xué)模型復(fù)雜，特別是運動學(xué)正解難以求解，增加了其控制難度。另一方面，并聯(lián)機構(gòu)存在內(nèi)部奇異，將工作空間割裂開來，大大限制了并聯(lián)機構(gòu)的運動能力。在實際應(yīng)用中，并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)模型應(yīng)盡量簡單，最好是具有解耦的特點，以保證控制的實時性。同時，并聯(lián)機構(gòu)的非奇異工作空間應(yīng)能滿足任務(wù)需要。現(xiàn)有的兩轉(zhuǎn)兩移并聯(lián)機構(gòu)公布專利如專利號CN105904441A、CN208826619 U等技術(shù)方案中，運動學(xué)模型復(fù)雜、內(nèi)部奇異多，限制了其在現(xiàn)代生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，提出一種運動學(xué)模型簡單、工作空間奇異少的四自由度并聯(lián)機構(gòu)很有必要。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種部分解耦的冗余驅(qū)動四自由度并聯(lián)機構(gòu)，解決目前六自由度并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)控制復(fù)雜不利于控制的問題。

本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：這種部分解耦的冗余驅(qū)動四自由度并聯(lián)機構(gòu)，包括動平臺，動平臺上連接有一對混合分支和單獨設(shè)置的串聯(lián)分支，混合分支關(guān)于動平臺左右對稱設(shè)置，串聯(lián)分支位于混合分支之間，混合分支包含有移動副導(dǎo)軌、第一移動副滑塊、第一轉(zhuǎn)動副、第一連桿、虎克鉸、第二移動副滑塊、第二轉(zhuǎn)動副、第二連桿，第一移動副滑塊、第二移動副滑塊分別滑動連接在移動副導(dǎo)軌上形成第一移動副和第二移動副，第一連桿、第二連桿分別通過第一轉(zhuǎn)動副和第二轉(zhuǎn)動副與第一移動副滑塊、第二移動副滑塊對應(yīng)相連；第一連桿和第二連桿會合轉(zhuǎn)動連接到虎克鉸的第一轉(zhuǎn)動軸上；虎克鉸的第二轉(zhuǎn)動軸與動平臺相連。

串聯(lián)分支包括有固定在機架上的安裝座、第一球副、第三連桿、第四連桿、第二球副，第三連桿通過第一球副連接到安裝座上，第三連桿與第四連桿伸縮配合連接形成第三移動副，第四連桿通過第二球副連接到動平臺上。第三連桿與第四連桿伸縮配合形成第三移動副的運動，使動平臺運動。

作為本實用新型的進一步改進，左右兩側(cè)移動副導(dǎo)軌相互平行設(shè)置，左右兩側(cè)第一轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線相互平行，左右兩側(cè)虎克鉸的第二轉(zhuǎn)動軸為位于動平臺上的同一轉(zhuǎn)軸。每這樣設(shè)置后，第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿轉(zhuǎn)動平面和移動副導(dǎo)軌軸線平面重合，即連桿上下移動平面和轉(zhuǎn)動平面在同一平面上，能有效保證各個連桿運動過程中移動和轉(zhuǎn)動的流暢性。

作為本實用新型的進一步改進，第一轉(zhuǎn)動副軸線、第二轉(zhuǎn)動副軸線均平行于虎克鉸的第一轉(zhuǎn)動軸且與移動副導(dǎo)軌垂直。第一移動副和第二移動副沿移動副導(dǎo)軌移動的過程中，帶動第一連桿、第二連桿運動，實現(xiàn)動平臺豎直和水平方向上的移動。

本實用新型有益的效果是：本實用新型提出的并聯(lián)機構(gòu)可以由五個移動副驅(qū)動，控制動平臺執(zhí)行兩移動兩轉(zhuǎn)動運動，具有承載能力高、運動學(xué)模型簡單、奇異位形少、工作空間大等優(yōu)點，可用于運動模擬領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：動平臺1，移動副導(dǎo)軌2，第一移動副滑塊3，第一轉(zhuǎn)動副4，第一連桿5，虎克鉸6，第二移動副滑塊7，第二轉(zhuǎn)動副8，第二連桿9，安裝座10，第一球副11，第三連桿12，第四連桿13，第二球副14。