[发明专利]四支链两维平动和一维转动高速并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联机器人，特别是涉及一种具有两维平动一维转动自由度的高速并联机构。

背景技术

专利文献US 7090458 B2和ZL 01154160.2公开了一种可实现平面二自由度的并联机构，包括驱动装置、机架、动平台和两对支链。两个伺服电机安装在机架上，动平台通过两个支链与机架连接，形成并联闭环结构。两个支链各含有两个平行四边形机构，分别作为驱动杆组和从动杆组，各运动件之间完全采用转动铰链连接。采用平行四边形支链结构实现动平台的二维平动。上述机构的局限性在于：该机构每条支链各含两组平行四边形机构，结构复杂；各运动构件均在同一平面内或平行于该平面，平面法线方向上的刚度较差。

实际工程中，存在一些场合需要机构动平台在实现二维平动的基础上具有一定的调姿能力，而采用上述机构无法满足这种需求。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，满足复杂的应用需求，提供一种四支链两维平动和一维转动高速并联机构，具有结构刚性好、使用寿命长且结构简单的特点。

为了解决上述技术问题，本发明四支链两维平动和一维转动高速并联机构予以实现的技术方案是：包括固定架、运动平台及对称布置在所述固定架与运动平台之间的四条结构相同的运动支链a、运动支链b、运动支链c和运动支链d；所述固定架上固接有第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置；每个运动支链均分别包括近架杆和两个平行且等长的远架杆；运动支链a中的近架杆的一端与第一驱动装置固接，并固接有第一转轴，该近架杆的另一端固接有第一上连接轴；所述运动支链a中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与所述第一上连接轴球铰接，其另一端分别与所述第一下连接轴球铰接；所述第一上连接轴、所述第一下连接轴与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；所述第一驱动装置为与其固接的近架杆提供一个转动或移动自由度；运动支链b中的近架杆的一端固接有第二转轴，该近架杆的另一端固接有第二上连接轴；所述运动支链b中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第二上连接轴球铰接，其另一端分别与第二下连接轴球铰接；所述第二上连接轴、所述第二下连接轴与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；所述第一转轴和所述第二转轴的转动轴线与各自所属支链内的近架杆的转动轴线重合，并汇交于一点；所述第一转轴和第二转轴的端部设有相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮结构相同，每个锥齿轮的旋转轴线与所在转轴的轴线重合并汇交于一点；运动支链c中的近架杆的一端与第二驱动装置固接，其另一端固接有第三上连接轴；所述运动支链c中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第三上连接轴球铰接，其另一端分别第三下连接轴球铰接；所述第三上连接轴、所述第三下连接轴与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；运动支链d中的近架杆的一端与第三驱动装置固接，其另一端固接有第四上连接轴；所述运动支链d中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第四上连接轴球铰接，其另一端分别第四下连接轴球铰接；所述第四上连接轴、所述第四下连接轴与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；运动支链a和运动支链b在第一驱动装置的驱动作用和平行四边形的约束作用下，实现所述动平台在运动支链a和运动支链b的对称面内作二维平动；所述运动平台包括一个主平台、第一副平台、第二副平台、第一螺旋齿扇、第二螺旋扇齿、第一螺旋齿轮、第二螺旋齿轮和一个末端执行器；运动支链a和运动支链b分别通过第一下连接轴和第二下连接轴与所述主平台相连，运动支链c通过第三下连接轴与第一副平台相连，运动支链d通过第四下连接轴与第二副平台相连；所述第一副平台通过第三转轴与所述主平台转动连接，所述第一螺旋齿扇固定在所述第三转轴上，所述第二副平台通过第四转轴与所述主平台转动连接，所述第二螺旋齿扇固定在所述第四转轴上，所述主平台的中心通过一转轴与末端执行器连接，所述第一螺旋齿轮与第二螺旋齿轮固定在所述末端执行器的转轴上，所述第一螺旋齿轮与第二螺旋齿轮旋向相反，且分别与所述第一螺旋齿扇和第二螺旋齿扇啮合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：