[发明专利]一种全对称空间三转动自由度并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间三转动自由度并联机构，特别是涉及一种具有全对称结构的可实现高速、大转角且无奇异运动的三维转动作业功能的并联机构。

背景技术

专利CN101590650B所述的空间三转动自由度并联机构由两条“球铰链-移动副-球铰链”和一条轴线相互正交的“转动副-转动副-转动副”组成。由于该机构是由不完全对称的支链组成的，故该机构的运动性能与动力学性能均不具有对称性。专利CN102120299B所述的空间三转动自由度并联机构的支链组成复杂，运动学和控制困难。由于该机构的支链组成复杂，故该机构很难实现高速、大转角且无奇异运动的三维转动。专利CN1189288C所述机构是由三条结构相同的“万向节-移动副-圆柱副”组成的，由于移动副和圆柱副的限制，该类机构无法实现高速转动。除此之外，现有的空间三转动并联机构由于受支链内部运动副工作范围的限制，机构绕三维转轴实现的转角范围均不大，无法满足姿态定位等需要三维转动场合的要求。由于支链的选取和布置方式的作用，现有的空间三转动自由度并联机构在工作空间内均存在奇异运动，控制复杂。

综上所述，现有的空间三转动自由度并联机构的性能均存在不足之处，无法满足工程需求，故亟需设计具有全对称结构的可实现高速、大转角、无奇异运动的空间三转动自由度并联机构。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种具有全对称结构的可实现高速、大转角、无奇异运动的全对称空间三转动自由度并联机构。

本发明一种全对称空间三转动自由度并联机构，它包括静平台，在所述的静平台上方设置有动平台，所述的静平台和动平台通过第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链相连，在初始位形下，动平台中心轴线与静平台中心轴线重合，三条主动支链关于动平台和静平台的中心轴线成120度空间对称分布，且三条主动支链具有相同结构，每一条主动支链均包括静平台连接杆和动平台连接杆，每一条主动支链的静平台连接杆的下端通过一个静平台转动副与静平台连接，每一条主动支链的动平台连接杆的上端通过一个动平台转动副与动平台连接，每一条主动支链的静平台连接杆的上端与动平台连接杆的下端通过球铰链连接，三条主动支链的三个动平台转动副的轴线关于动平台中心轴线成120度空间对称分布，三个动平台转动副的轴线彼此共面并汇交于一点，三条主动支链的三个静平台转动副的轴线关于静平台中心轴线成120度空间对称分布，且三个静平台转动副的轴线相对水平面倾斜相同的角度并汇交于一点，三个动平台转动副轴线的交点与三个静平台转动副轴线的交点重合构成全对称空间三转动自由度并联机构的三维转动中心。

本发明的全对称空间三转动自由度并联机构的有益效果是：机构具有空间全对称结构，运动学性能与动力学性能具有对称性，机构无过约束，结构简单，可实现空间高速、大转角三维转动，其转动空间内无奇异位形存在，便于控制与设计，可应用于机器人肩、腰、腕关节及姿态定位等要求空间三维转动的场合。

附图说明

图1是本发明的一种全对称空间三转动自由度并联机构的结构示意图；

图2是图1中所示的主动支链的结构示意图；

附图标记：第一主动支链 1  第二主动支链 2  第三主动铰链 3  静平台 4动平台 5  静平台转动副 6  球铰链 7  动平台转动副 8  静平台连接杆 9  动平台连接杆 10

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。