[實用新型]一種四自由度解耦并聯機構

有效

• 申請號: 202022742051.5
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN214238227U
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 于常娟;劉慶玲;趙宇燁;徐維維
• 申請（專利權）人: 廊坊師范學院
• 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: 李素蘭

本實用新型公開了一種四自由度解耦并聯機構，本機構由三個支鏈組成，每個支鏈包括兩個移動副和兩個轉動副共四個運動副，動平臺可以有兩平動和兩轉動四個自由度。機構結構的耦合度為0，即具有結構解耦特性，可以容易地計算機構的解析正解，從而有利于進行機構的工作空間分析及動力學分析等；機構動平臺運動旋量的每一個分量的值都是只由一個驅動副決定，即具有運動學解耦特性，該特性有利于降低運動控制的難度和提高機構的控制精度。本實用新型具有機構分析和控制難度均較低、工作空間大，剛度高、裝配容易的優點。可以用于分揀、裝配、噴涂、加工和3D打印等場合。

技術領域

本實用新型涉及并聯機構，特別涉及一種可以實現兩移動和兩轉動的四自由度并聯機構。

背景技術

并聯機構具有結構緊湊、剛度高、承載力強、累積誤差小等優點，但是結構一般耦合度高,很難得到機構的正解，同時運動耦合也高，運動控制復雜。

現有的大多數四自由度并聯機構不能同時兼具運動解耦及結構解耦兩種特性。專利申請號201510387578.1提出兩移動兩轉動完全解耦機構，實現了運動解耦，但是該結構的耦合度較高，求正解的難度較大。并且要求8個轉動副的軸線匯交于一點，裝配難度較大。專利申請號201610141778.3提出一種三平移一轉動并聯機械手，具有較低的結構耦合度，但是沒有實現完全結構解耦及運動解耦。

發明內容

本實用新型的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種兼具結構解耦及運動解耦的特點，具有機構分析和控制難度均較低、工作空間大，剛度高、裝配容易的四自由度并聯機構。

本實用新型的一種四自由度解耦并聯機構，包括三個靜平臺、第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和動平臺，所述的三個靜平臺均固定，所述第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈均包括U形連桿和一端內部開有靜平臺滑槽的L形連桿，所述的L形連桿的另一端的中間與連接桿的一端固定相連，在所述的U形連桿的下翼緣板的內部開有連接桿滑槽，在所述的L形連桿的靜平臺滑槽內滑動連接有靜平臺的一側桿段，所述的靜平臺與靜平臺滑槽組成第一移動副，所述的連接桿的另一端插入U形連桿的連接桿滑槽內組成第二移動副使得L形連桿與U形連桿滑動連接，所述的第一移動副的滑動方向與第二移動副的滑動方向彼此垂直；

在所述的動平臺的底壁上左右間隔連接有左支座和右支座，所述的左支座和右支座均包括左右間隔設置的支撐板，每一個支撐板的頂壁與動平臺的底壁固定相連，一根方頭圓柱連桿的方頭端設置在右支座左右支撐板之間，一根帶孔圓柱桿的上端設置在左支座的左右支撐板之間，一根轉軸的左側穿過左支座的左右支撐板以及帶孔圓柱桿的上端且轉軸的右側穿過右支座的左右支撐板以及方頭圓柱連桿的方頭端，在所述的轉軸的左右兩端連接有螺母，所述的帶孔圓柱桿與轉軸轉動相連形成第一轉動副，所述的方頭圓柱連桿與轉軸轉動相連形成第二轉動副；

所述的方頭圓柱連桿的下側與第一支鏈的U形連桿的上翼緣板之間通過第三轉動副連接，所述的帶孔圓柱桿的下部與一個圓柱連桿的上端通過第六轉動副同軸線轉動連接，所述的圓柱連桿的下端從上至下依次與第三支鏈的上翼緣板以及第二支鏈的上翼緣板之間分別通過第五轉動副、第四轉動副轉動相連，所述的第三轉動副的轉動軸線與第二轉動副的轉動軸線互相垂直；

各個支鏈的第一移動副和第二移動副所在的平面均與水平面平行，第三支鏈上的第一移動副的移動方向與第二支鏈上的第一移動副的移動方向互相垂直，第一轉動副的轉動軸線與第六轉動副的轉動軸線互相垂直。

本實用新型具有以下優點：