[发明专利]一种基于四杆机构相似的二自由度缩放机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于四杆机构相似的二自由度缩放机构，属于机构设计与综合领域。

背景技术

缩放机构是一类能够实现源点与仿制点相似输出，比例放大的机构。自缩放机构出现以来，主要应用于图形的缩放、图案的雕刻、机器人腿部机构设计、机械臂设计、机构静平衡设计、反向驱动机构设计等领域。比如，专利CN2493372Y“球面移动机器人”，提出使用对称布置的缩放机构作为腿部机构，实现机器人在球形壁面上的灵活移动；专利CN102802882A“三角式机器人”，提出使用缩放机构，来辅助实现三角式机器人质心的平衡。不过，尽管目前的缩放机构应用非常广泛，但是其结构往往不够紧凑，需要占据较大的空间；而且现有缩放机构自身的非对称性也限制了它的使用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种结构简单、紧凑，具有一定的对称性，可以用于平面内任意图形的缩放的二自由度缩放机构。

一种基于四杆机构相似的二自由度缩放机构，其特征在于：包括机架与第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆构成的二自由度缩放杆件。

其中，第一连杆与第二连杆的中心位置间铰接，铰接点为O；由此铰接点O将第一连杆分为左右两部分，分别令其为第一连杆左部分与第一连杆右部分。同样，铰接点O还将第二连杆分为左右两部分，分别令其为第二连杆左部分与第二连杆右部分。令上述第一连杆左部分的长度为L_BO、第一连杆右部分的长度为L_OD；第二连杆左部分的长度为L_CO、第二连杆右部分的长度为L_OE；第三连杆的长度为L_AB、第四连杆的长度为L_AC、第五连杆的长度为L_DF、第六连杆的长度为L_EF。

所述第三连杆与第四连杆的一端铰接，铰接点为A；第三连杆和第四连杆的另一端分别与第一连杆左部分和第二连杆左部分端部铰接，铰接点分别为C和D。所述第五连杆与第六连杆的一端铰接，铰接点为F；第五连杆和第六连杆的另一端分别与第一连杆右部分和第二连杆右部分端部铰接，铰接点分别为D和E。上述结构中，第一连杆左部分、第二连杆左部分、第三连杆与第四连杆间形成一个四杆机构A；第一连杆右部分、第二连杆右部分、第五连杆与第六连杆间形成一个四杆机构B。

上述结构二自由度缩放杆件通过机架进行支撑，机架与铰接点A或O或F铰接，且四杆机构A与四杆机构B始终互为相似四边形。

本发明的优点在于：

（1）本发明二自由度缩放机构在平面内具有两个自由度，能够实现平面内任意图形的缩放；

（2）本发明二自由度缩放机构固定铰接点可变，当固定铰接点为点O时，点A（或F）仿制图形与点F（或A点）原图形在方位上关于点O对称；当固定铰接点为点A（或F）时，点F（或A）仿制图形与点O原图形同方位；

（3）本发明二自由度缩放机构在点O为固定铰接点时，机构左右形状相似，易于实现机构自身的静平衡，从而可设计为反向驱动机构；

（4）本发明二自由度缩放机构在点O为固定铰接点时，线段FO与线段AO长度的比值为定值，可用于辅助实现其它机构的静平衡。

（5）本发明二自由度缩放机构可作为一种基本缩放单元，实现大尺度的轨迹缩放或用作文字缩放仪；

附图说明

图1为本发明二自由度缩放机构构型1中铰接点A与机架间连接方式示意图；

图2为本发明二自由度缩放机构构型1中铰接点F与机架间连接方式示意图；

图3为本发明二自由度缩放机构构型1中铰接点O与机架间连接方式示意图；

图4为本发明二自由度缩放机构构型1中铰接点O与机架间连接，且进行缩放复制轨迹操作时，配重块安装位置示意图；

图5为本发明二自由度缩放机构构型2的结构1示意图；

图6为本发明二自由度缩放机构构型2的结构2示意图；

图7为本发明二自由度缩放机构构型2的结构3示意图；

图8为本发明二自由度缩放机构构型2的结构4示意图。

图中：

1-机架    201-第一连杆    202-第二连杆    203-第三连杆

204-第四连杆    205-第五连杆    206-第六连杆    3-第一配重块

4-第二配重块    5-第三配重块    6-第四配重块    7-滑块A

8-滑块B

具体实施方式