[發明專利]一種高剛度平面兩自由度并聯機構

在審

• 申請號: 202011319370.3
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112476414A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 趙學滿;董罡
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種高剛度平面兩自由度并聯機構，包括布置在固定架和動平臺之間的中間支鏈和兩個結構相同的可伸縮支鏈組；中間支鏈由通過移動副連接的導向塊和導向桿構成，導向塊通過轉動副與固定架連接，導向桿與動平臺固接；每個可伸縮支鏈組由兩個相同的單條可伸縮支鏈和驅動裝置組成；單條可伸縮支鏈為絲杠螺母傳動結構；驅動裝置包含驅動電機和傳動機構；螺母與傳動機構的輸出端固接，并與固定架連接；絲杠與動平臺連接；驅動電機通過傳動機構使可伸縮支鏈組改變長度，動平臺實現一平動一轉動自由度運動。可伸縮支鏈只受拉壓負荷，結構簡單緊湊，有效增大了機構平面內與垂直于機構平面的剛度，同時減輕了機構的總體質量。

技術領域

本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種高剛度平面兩自由度并聯機構。

背景技術

現有平面機構結構簡單，雖然借助并聯機構高剛度特點可以保證機構平面內具有良好剛度特性，但垂直于機構平面的剛度特性較差。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提出一種高剛度平面兩自由度并聯機構。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種高剛度平面兩自由度并聯機構，包括固定架和動平臺，所述固定架和動平臺之間布置有中間支鏈和兩個結構相同的可伸縮支鏈組；所述中間支鏈由導向塊和導向桿構成，所述導向塊通過轉動副與所述固定架連接，并通過移動副與所述導向桿的一端連接，所述導向桿的另一端與所述動平臺固接；每個可伸縮支鏈組由兩個相同的單條可伸縮支鏈和驅動裝置組成；所述單條可伸縮支鏈為絲杠螺母傳動結構；所述驅動裝置包含驅動電機和傳動機構；所述單條可伸縮支鏈的所述螺母與所述傳動機構的輸出端固接，并通過轉動副或虎克鉸鏈與所述固定架連接；兩個單條可伸縮支鏈的絲杠還通過虎克鉸鏈或是球銷副與所述動平臺連接；每個可伸縮支鏈組中，通過所述傳動機構將所述驅動電機的動力傳遞給單條可伸縮支鏈中的螺母，該單條可伸縮支鏈中的所述絲杠相對于所述螺母運動，所述可伸縮支鏈組改變長度，最終使得所述動平臺實現一平動一轉動自由度運動。

進一步講，本發明中，所述傳動機構的結構形式具有下述兩種情形：

形式一，所述傳動機構包含一個帶傳動結構和兩個錐齒輪傳動結構，帶傳動結構包括主動輪和被動輪，每個錐齒輪傳動結構包括主動錐齒輪和從動錐齒輪，所述驅動電機與帶傳動結構的主動輪連接，帶傳動結構的主動輪和被動輪分別與兩個錐齒輪傳動結構的主動錐齒輪連接；兩個單條可伸縮支鏈的螺母分別與兩個錐齒輪傳動結構的從動錐齒輪固接。

針對具有上述形式一的高剛度平面兩自由度并聯機構，其中，在帶傳動結構的主動輪與一個錐齒輪傳動結構的主動錐齒輪之間、帶傳動結構的被動輪與另外一個錐齒輪傳動結構的主動錐齒輪之間均分別設有二級帶傳動結構。

形式二，所述傳動機構為一帶傳動結構，所述驅動電機和帶傳動結構均安裝在所述固定架上；所述驅動電機與帶傳動結構的主動輪連接，所述帶傳動結構的主動輪與從動輪分別與兩個單條可伸縮支鏈的螺母均分別通過虎克鉸鏈或是球籠式萬向節連接。

針對具有上述形式二的高剛度平面兩自由度并聯機構，其中，每個可伸縮支鏈組中，絲杠與所述固定架之間連接有卸載環，所述卸載環的一端通過移動副與所述絲杠連接，所述卸載環的另一端通過虎克鉸鏈與所述固定架連接，且該虎克鉸鏈的轉動中心和設置在所述螺母與所述固定架之間的虎克鉸鏈的轉動中心重合。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明中的可伸縮支鏈只受拉壓負荷，結構簡單緊湊，有效增大了機構平面內與垂直于機構平面的剛度，同時減輕了機構的總體質量。

附圖說明

圖1為本發明高剛度平面兩自由度并聯機構實施例一的總體結構示意圖；

圖2為圖1所示實施例一中的可伸縮支鏈組的結構示意圖；

圖3為實施例二中的可伸縮支鏈組的結構示意圖；