[发明专利]非对称二维转动一维移动并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及工业机器人机构领域，特别是涉及到了一种非对称二维转动一维移动并联机构。

背景技术

并联机构与传统的串联机构相比，具有刚度大、精度高、承载能力强、运动惯性小、响应速度快等优点。少自由度并联机构具有结构简单、运动学解简单、制造成本低、控制较为容易、结构紧凑、工作空间大等优点，近年来被广泛应用于众多领域。

目前，少自由度并联机构是已经成为了机构学和机器人领域研究的热点之一，也越来越受到研究者的重视与青睐。例如公布号为CN104218301A、公布日为2014.12.17的中国专利申请所公开的3-UPU二转一移型并联机构天线结构系统、公布号为CN104227698A、公布日为2014.12.24的中国专利申请所公开的两自由度并联变位机构以及公布号为CN102909569A、公布日为2013.2.6的中国专利公开的一种1T2R三自由度空间并联机构均是与少自由度并联机构有关的技术。但是目前的少自由度并联机构整体存在着结构复杂，驱动元件多和难于控制的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非对称二维转动一维移动并联机构，以解决现有并联机构结构复杂、驱动元件多、难于控制的问题。

为了解决上述问题，本发明的非对称二维转动一维移动并联机构采用以下技术方案：非对称二维转动一维移动并联机构，包括静平台、动平台以及连接在动、静平台之间的两个运动链分支，两运动链分支中的一个为混合链，另一个为单开链；混合链包括第一子分支和第二子分支和第七转动副，第一子分支包括从静平台依次串联的第一移动副和第六转动副，其中第一移动副的轴线垂直于第六转动副的转动轴线，第一移动副为主动副，第二子分支包括从静平台向动平台依次串联的第二转动副、第三虎克铰、第四转动副和第五虎克铰，其中第三虎克铰和第五虎克铰的与第四转动副相邻的部分的转动轴线平行于第四转动副的轴线、另外一部分的轴线垂直于第二转动副的轴线，第二转动副为主动副，第一子分支与第二子分支并联构成空间闭合回路并且通过第七转动副与动平台连接，第六转动副的轴线垂直于第七转动副的轴线；单开链包括从静平台到动平台依次串联的第八圆柱副、第九转动副和第十虎克铰，第八圆柱副的轴线与第九转动副的轴线相互平行并且平行于第十虎克铰的靠近第九转动副的部分的轴线，第八圆柱副为主动副。

所述动平台为台面板。

所述第八圆柱副的位置高于第一移动副和第二转动副。

所述第八圆柱副通过一个立架设于静平台上。

本发明的二维转动一维移动三自由度并联机构中，安装于静平台上的第一移动副、第二转动副和第八圆柱副被选为主动副。第二转动副与第八圆柱副的轴线相互平行，且垂直于第一移动副轴线。第七转动副和第十虎克铰与动平台相连，且第十虎克铰中安装于动平台上的转动轴线与第七转动副相互平行。因此，在使用的时候，可实现两维转动一维移动输出运动。本发明支链少、运动模型简单，且动平台的输入和输出呈一一对应关系，解决了并联机构结构复杂，驱动元件多，难于控制的问题。该并联机构可用于工业机器人、微操作手和医用机器人等领域。

附图说明

图1是非对称二维转动一维移动并联机构的实施例的原理图；

图2是非对称二维转动一维移动并联机构的实施例的结构示意图。

具体实施方式

非对称二维转动一维移动并联机构的实施例，如图1-2所示，该机构包括静平台9、动平台8以及连接静平台9和动平台8的混合链和单开链。动平台8采用台面板。

混合链包括一个空间闭合回路结构和与之串联的第七转动副R7，空间闭合回路结构包括第一子分支和第二子分支。

第一子分支包括静平台9上的第一移动副P1与第一移动副连接的第六转动副R6，它们通过第一连杆1连接。第一子分支中P1⊥R6，即第一移动副P1与第六转动副R6轴线相互垂直。

第二子分支包括第二转动副R2、第三虎克铰U3、第四转动副R4和第五虎克铰U5。第二转动副R2和第三虎克铰U3通过第二连杆2连接，第三虎克铰U3和第四转动副R4通过第三连杆3连接，第四转动副R4和第五虎克铰U5通过第四连杆4连接。第二条子分支中，第三虎克铰U3和第五虎克铰U5中与第四转动副R4相邻的转动轴线与第四转动副轴线平行，其它两条转动轴线相互平行且垂直于第二转动副R2轴线。第一移动副P1和第二转动副R2分别为两子分支的主动副。

第一子分支、第二子分支通过第五连杆5和第七转动副R7与动平台相连，且第六转动副R6和第七转动副R7轴线相互垂直。