[发明专利]两转一移三自由度无过约束非对称并联机构

说明书

技术领域 本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。

背景技术  并联机器人与串联机器人相比，具有刚度大、运动速度快、精度高等优点，在机械工业领域具有广泛的应用。而具有两个转动一个移动自由度的并联机构可以应用于运动模拟器，坐标测量机，加工中心的主轴头等，其中最典型的应用是作并联机床的主轴头，在该主轴头上增加一个两自由度的转头，便能实现航空航天，汽车工业等领域复杂零件的加工。现有的文献中，如K. Neumann 2008年发表的论文（K.Neumann,2008.Adaptive in-jig high load Exechon machining & assembly technology, SAE International, 08AMT-0044.）和专利CN 101049699A，CN 201625978U，CN 201389855Y中提到的并联机构，动平台存在无伴随运动的转轴而具有易于标定和控制的优点，但是这些机构存在共线这种严格的几何条件，配合精度要求非常高，反之，如若达不到该几何条件，则机构的性能达不到要求，这样的苛刻几何条件为机构的加工制造带来了很大的难度，难以保证加工精度。而另一类3-RPS/SPR两转一移并联机构，虽不存在苛刻的几何条件，但转动运动中存在伴随移动，导致标定和控制很困难。

发明内容  本发明的目的在于提供一种结构简单、加工制造方便、2控制的两转一移三自由度无过约束非对称并联机构。

本发明包括机架、动平台以及连接它们的三个分支，其有三种连接方式：

第一种连接方式：第一分支中的球副与机架连接，转动副与动平台连接，球副与转动副之间通过移动副连接，其中移动副轴线与转动副轴线垂直；第二分支中的万向铰与机架连接，转动副与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副连接，其中转动副轴线既平行于万向铰的第二转动副轴线，又垂直于移动副轴线；第三分支中的万向铰与机架连接、球副与动平台连接，万向铰与球副之间通过移动副连接，其中移动副轴线垂直于万向铰的第二转动副轴线；上述第一分支中转动副轴线与第二分支中转动副轴线不平行。

第二种连接方式：第三分支中的球副与机架连接，万向铰与动平台连接，球副与万向铰之间通过移动副连接，其中移动副轴线垂直于万向铰的第一转动副轴线。第一和第二分支的部件和连接方式同第一种连接方式。

第三种连接方式：第一分支中的移动副与机架连接，球副与动平台连接，移动副与动平台之间通过转动副连接，其中移动副轴线与转动副轴线垂直；第二分支中的移动副与机架连接，万向铰与动平台连接，移动副与万向铰之间通过转动副连接，其中转动副轴线既平行于万向铰的第一转动副轴线，又垂直于移动副轴线；第三分支中的移动副与机架连接，球副与动平台连接，移动副与球副之间通过万向铰连接，其中移动副轴线垂直于万向铰的第一转动副轴线；上述第一分支中的移动副轴线，第二分支中的移动副轴线和第三分支中的移动副轴线相互平行。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

机构中无苛刻的几何条件，动平台存在无伴随移动的转轴，驱动器能接近机架，分支结构简单，无过约束，加工制造比较方便，标定和控制容易实现，具有良好的应用前景。

附图说明：

图1是本发明实施例1的立体示意图。

图2是本发明实施例2的立体示意图。

图3是本发明实施例3的立体示意图。

具体实施方式：

实施例1：

在图1所示的两转一移三自由度无过约束非对称并联机构示意图中，第一分支中的球副S11与机架1连接，转动副R13与动平台2连接，球副与转动副之间通过移动副P12连接，其中移动副P12轴线与转动副R13轴线垂直；第二分支中的万向铰R21、R22与机架连接，转动副R24与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副P23连接，其中转动副R24轴线既平行于万向铰的第二转动副R22轴线，又垂直于移动副P23轴线；第三分支中的万向铰R31、R32与机架连接，球副S34与动平台连接，万向铰与球副之间通过移动副P33连接，其中移动副P33轴线垂直于万向铰的第二转动副R32轴线；上述第一分支中转动副R13轴线与第二分支中转动副R24轴线不平行。

实施例2：