[发明专利]具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种四自由度并联机械手，特别是涉及一种含四条结构相同的支链且可实现三转动自由度和一平动自由度作业功能的并联机械手。

背景技术

根据专利US6431802、ZL200610013608.3可知，现有的空间三转动和一平动自由度并联机构，其实现形式一般为两转动一平动并联机构辅以电主轴的结构。三条结构相同的支链对称分布于固定架，支链末端连接动平台，通过设置在支链上的驱动装置的驱动作用下，动平台可相对于固定架产生两转动和一平动自由度的运动。电主轴安装在动平台上，使其产生绕自身轴线的转动，实现姿态调整。

此类机构由于动平台安装电主轴，其存在的不足是：动平台的重量过大，影响机构的快进能力及动态性能，不易实现轻量化设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有效减少动平台质量，具有优势进给方向，可实现空间三转动一平动自由度的具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构。

本发明的具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构，它包括固定架，第一、第二、第三、第四主动支链和动平台，在所述固定架上沿同一圆周方向设置有第一、第二、第三、第四铰链，所述第一、第二、第三、第四铰链分别通过转轴与所述固定架转动相连，所述第一、第二、第三、第四主动支链均包括外壁，所述的外壁的两侧分别安装有第一导轨，在所述的第一、第二、第三、第四铰链内侧分别安装有第一滑块，所述的第一导轨在驱动装置的驱动下能够与所述的第一滑块沿外壁的轴线方向滑移配合相连，在所述的固定架下方设置有动平台，所述的动平台包括主平台，所述第一、第二、第三、第四主动支链的外壁下端分别通过第五、第六、第七、第八铰链与第二、第三、第四、第五滑块相连，所述第五、第六、第七、第八铰链具有三转动自由度，每一所述滑块在对应主动支链的驱动下与安装在主平台外壁上的第二导轨滑动相连，在第二、第四滑块的底部分别固定连接第二、第四螺母，第三、第五滑块底部分别固定连接第三、第五螺母，所述第二、第四螺母与设置在主平台内的第二、第四丝杠的一端相螺纹连接，所述第三、第五螺母与设置在主平台内的第三、第五丝杠的一端相螺纹连接，所述第二、第三、第四、第五丝杠沿固定架的中心轴线方向设置，所述第二、第三、第四、第五丝杠的另一端均安装于设置在主平台上的轴承内，所述第二、第四丝杠的螺纹方向一致，所述第三、第五丝杠的螺纹方向一致，所述第二、第四丝杠与第三、第五丝杠的螺纹方向相反，在所述的第二、第三、第四、第五丝杠上分别通过键连接有第一、第二、第三、第四齿轮，在所述主平台中央设置有一个与所述的四个齿轮能够分别啮合配合的中心齿轮，连接所述中心齿轮的齿轮轴安装于设置在主平台上的轴承内，在所述的齿轮轴的下端固定连接有一末端执行器。

本发明的具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构的有益效果是：机构采用四条相同的支链空间对称布置，有利于提高机构整体刚度。动平台采用丝杠螺母和齿轮啮合的结构形式，满足一定条件时可带动末端执行器实现绕自身轴线的转动，有效减小动平台的质量，提高机构的快进能力。

附图说明

图1是本发明的具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构的结构示意图；

图2是图1所示并联机构的主动支链结构示意图；

图3是图1所示并联机构的主平台剖开后的内部结构示意图；

图4是图1所示并联机构的齿轮啮合图；

图5是图1所示的并联机构应用实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。