[發(fā)明專利]兩自由度球面運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011190096.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112171648B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳子明;陳雪嬋;趙坤;嚴(yán)文江;劉子軒;趙琛;宋井科;王旭;鄧朋
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 北京孚睿灣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

本發(fā)明涉及一種兩自由度球面運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其包括固定連桿、末端連桿以及設(shè)置在固定連桿與末端連桿之間的兩個(gè)對稱運(yùn)動(dòng)分支，其中第一對稱運(yùn)動(dòng)分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)成RRR串聯(lián)分支，第二對稱運(yùn)動(dòng)分支中的第一圓柱副、第三連桿、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四連桿和第二圓柱副構(gòu)成CRC串聯(lián)分支，且固定連桿與末端連桿之間、第一連桿與第二連桿之間以及第三連桿與第四連桿之間均關(guān)于中間平面對稱，且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中固定連桿與末端連桿始終關(guān)于中間平面對稱。本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)完全對稱的運(yùn)動(dòng)，末端連桿還可以實(shí)現(xiàn)繞中間平面上過轉(zhuǎn)動(dòng)中心的以任意一條直線為軸線的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于并聯(lián)機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種兩自由度球面運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

球面機(jī)構(gòu)作為一類特殊的空間機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí),其構(gòu)件上所有點(diǎn)在一個(gè)與固定點(diǎn)保持不變距離的球面上運(yùn)動(dòng)。球面機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作空間大等優(yōu)點(diǎn)。球面兩自由度機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)沿球面曲線的運(yùn)動(dòng)，在食品、藥品的包裝，工藝產(chǎn)品的加工，球形物體的檢測等方面應(yīng)用廣泛。

現(xiàn)有的球面兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，其輸出運(yùn)動(dòng)都是機(jī)構(gòu)上一點(diǎn)在球面上的移動(dòng)，而很多情況需要末端連桿在球面上具有靈活的運(yùn)動(dòng)，且結(jié)構(gòu)更簡單的機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上情況，本發(fā)明提供了一種固定連桿與末端連桿通過第一對稱運(yùn)動(dòng)分支和第二對稱運(yùn)動(dòng)分支連接，在運(yùn)動(dòng)過程中固定連桿和末端連桿始終關(guān)于中間平面保持對稱，并且末端連桿具有以球心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的兩自由度球面運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種兩自由度球面運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其包括固定連桿、末端連桿以及設(shè)置在所述固定連桿與末端連桿之間的第一對稱運(yùn)動(dòng)分支和第二對稱運(yùn)動(dòng)分支，所述第一對稱運(yùn)動(dòng)分支由第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)成RRR串聯(lián)分支，所述第一連桿的第一端通過所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述固定連桿的第一端相連，且所述第一連桿的第二端通過所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述第二連桿的第一端相連，所述第二連桿的第二端通過所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述末端連桿的第一端相連，且所述固定連桿、第一連桿以及第二連桿均呈弧形結(jié)構(gòu)，所述固定連桿、第一連桿以及第二連桿所在平面的圓弧圓心在空間中均重合于一點(diǎn)，即第一球心，且所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心軸線均匯交于所述第一球心；所述第二對稱運(yùn)動(dòng)分支由第一圓柱副、第三連桿、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四連桿和第二圓柱副構(gòu)成CRC串聯(lián)分支，所述第三連桿的第一端通過所述第一圓柱副與所述固定連桿的第二端相連，且所述第三連桿的第二端通過所述第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述第四連桿的第一端相連，所述第四連桿的第二端通過所述第二圓柱副與所述末端連桿的第二端相連，所述第四轉(zhuǎn)動(dòng)副中心軸線經(jīng)過所述第一圓柱副轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二圓柱副轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的交點(diǎn)，過所述交點(diǎn)且同時(shí)與所述第一圓柱副中的移動(dòng)副軸線和第二圓柱副中的移動(dòng)副軸線垂直的直線不過所述第一球心。

進(jìn)一步地，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與所述第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線間的連線、所述第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與所述第一球心間的連線以及所述第一球心與所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線間的連線構(gòu)成中間平面，所述固定連桿與末端連桿之間、所述第一對稱運(yùn)動(dòng)分支中的第一連桿與第二連桿之間以及所述第二對稱運(yùn)動(dòng)分支中的第三連桿與第四連桿之間均關(guān)于所述中間平面對稱，且機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中所述固定連桿與末端連桿始終關(guān)于所述中間平面對稱。

優(yōu)選地，所述第一球心為兩自由度球面運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。

優(yōu)選地，所述固定連桿所在平面的圓弧圓心、第一連桿所在平面的圓弧圓心、第二連桿所在平面的圓弧圓心以及末端連桿所在平面內(nèi)的圓弧圓心均重合于所述第一球心，且所述固定連桿所在平面的圓弧半徑、第一連桿所在平面的圓弧半徑、第二連桿所在平面的圓弧半徑以及末端連桿所在平面內(nèi)的圓弧半徑相等。