[发明专利]一种三转动球面并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联虚轴机床、工作台与机器人关节的执行机构，具体地说是为并联结构虚轴机床、操作工作台与机器人关节提供一种新型的三维转动球面机构。

背景技术

并联机构在机器人、虚拟轴机床、坐标测量机、工作平台等装置上获得了广泛应用，自由度为2～5的少自由度并联机构更具有实用价值。研究较多的有三维平移并联机构，如Delta机构、Star Like机构、Tsai氏三维平移并联机构(美国专利号：5656905，1997)，其主要特点是运动学正解为8次，且位置与方向解耦。

三维转动并联机构也可广泛应用于机械加工、雷达跟踪、舞台照明、机器人关节等场合，加拿大学者Gosselin最早研究、设计基于球面并联机构的“灵巧眼”，后来，国内一些学者也提出了一些球面并联机构或装置，例，专利ZL022090649、ZL200810055018.6、201010126955.3、201010274735.5等所述的三维转动并联机构。总之，相对来说，三维转动并联机构的型式还比较少，需要综合结构简单、控制解耦、刚度好的实用化新机型。

发明内容

本发明的目的是要提供一个结构简单、控制解耦、刚度好的新型三维转动球面并联机构。

本发明所述的一种三转动球面并联机构，由上动平台(5)、下静平台(0)及连接上动平台(5)和下静平台(0)的一条混合链及一条简单支链组成，混合链的结构为：圆弧型杆一(1)、圆弧型杆二(2)、圆弧型杆三(3)、圆弧型杆四(4)分别以转动副二(R₁₂)、转动副三(R₁₃)、转动副四(R₁₄)连接后，圆弧型杆一(1)、圆弧型杆四(4)的另一端分别与下静平台(0)以转动副一(R₁₁)、转动副五(R₁₅)连接，且这五个转动副的轴线必须相交于转动中心点(O′)；进一步，又在转动副三(R₁₃)的轴线上再串联一个共轴线的转动副六(R₂₄)，且转动副六(R₂₄)与上动平台(5)机械连接；而简单支链的结构是：圆弧形杆五(7)一端和静平台(0)以转动副七(R₂₁)联接后，另一端以转动副八(R₂₂)与圆弧形杆六(6)的一端连接，而圆弧形杆六(6)的另一端以转动副九(R₂₃)和上动平台(5)联接。

进一步，混合链上的转动副一(R₁₁)、转动副二(R₁₂)、转动副三(R₁₃)、转动副四(R₁₄)、转动副五(R₁₅)、转动副六(R₂₄)，和简单支链上的转动副七(R₂₁)、转动副八(R₂₂)、转动副九(R₂₃)，共九个转动副的轴线必须相交于转动中心点(O′)。

该机构结构简单、便于制造安装、控制与轨迹规划容易。

附图说明

附图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。

附图1所示的三转动球面并联机构为本发明的一个实施例，它由上动平台5、下静平台0及连接上动平台5和下静平台0的一条混合链及一条简单支链组成，混合链的结构是：圆弧型杆一1、圆弧型杆二2、圆弧型杆三3、圆弧型杆四4分别以转动副二R₁₂、转动副三R₁₃、转动副四R₁₄连接后，圆弧型杆一1、圆弧型杆四4的另一端分别与下静平台0以转动副一R₁₁、转动副五R₁₅连接，且这五个转动副的轴线必须相交于转动中心点O′；进一步，又在转动副三R₁₃的轴线上再串联一个共轴线的转动副六R₂₄，且转动副六R₂₄与上动平台5机械连接；而简单支链的结构是：圆弧形杆五7一端和下静平台0以转动副七R₂₁联接后，另一端以转动副八R₂₂与圆弧形杆六6的一端连接，而圆弧形杆六6的另一端以转动副九R₂₃和上动平台5联接。