[发明专利]结构可调的三自由度并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构可调的三自由度并联机构，尤其是由一种由移动副、转动副和球面副构成的三自由度并联机构，属于机器人应用技术领域。

背景技术

并联机构也称并联机器人，是机器人的两大分支之一。与串联机器人相比，并联机器人具有刚度大、承载能力强、精度高等优点。在很多场合，并不需要具有六个自由度，机械结构与控制系统简单的少自由度机构就能很好地满足要求。其中，具有三个自由度的3-PRS(P为移动副，R为转动副，S为球面副)并联机构是最典型的代表之一，得到了国际工业界及学术界的广泛关注，并投入了大量的研究。3-PRS并联机构的一些特殊构型已在工业生产中得到了成功应用。

3-PRS并联机构代表了一类机构，包含三个相同的分支，并且每个分支都具有一个移动副、转动副与球面副。不同结构类型、不同结构尺寸下3-PRS并联机构的特性、性能等差异很大。为了进行充分研究，使其获得更加广泛的应用，常常需要针对不同的结构类型、不同的结构尺寸搭建机构硬件平台。专利《工作空间可调的三自由度并联机构及其调整方法》(申请号：201410618331.1)针对一种特定的机构类型(连杆布置形式)，提供了一种工作空间可调的3-PRS并联机构，在这种特定的构型下可以调节结构尺寸，极大地方便了研究。专利《三自由度并联机构的可调运动平台及调节方法》(申请号：201510041594.5)提供的可调(运)动平台可以适用于不同的3-PRS并联机构类型(连杆布置形式)，在构建3-PRS并联机构时(运)动平台不必重新设计制作。但是，当研究不同的3-PRS并联机构类型时，新的定平台、立柱等部分还需要重新构建，从而增加了实验硬件成本与时间成本。

发明内容

本发明针对一类3-PRS并联机构在研究不同结构类型的过程中，需要重新搭建新的定平台、立柱等的技术问题，提供了一种结构可调的3-PRS并联机构，通过调节三个立柱转过的角度，从而调节连杆的布置形式、形成不同的结构类型，有效地解决了上述技术问题。

本发明采取的技术方案是：

一种结构可调的三自由度并联机构，包括定平台1、动平台2、第一支链3、第二支链4和第三支链5，

所述第一支链3、第二支链4和第三支链5中的每一个支链均包括以下部件：

第一调节部件31，41，51、第一立柱32，42，52、第一移动副33，43，53、第一转动副34，44，54、第一连杆35，45，55和第一球面副36，46，56，

第一调节部件31，41，51由第一滑轨311，411，511、第一滑块312，412，512、第一镶条313，413，513和螺钉314，414，514组成，

上述每个支链中所包括的部件的连接结构为：第一滑轨311，411，511和第一镶条313，413，513安装在第一滑块312，412，512下部的滑槽之内，螺钉314，414，514安装在第一滑块312，412，512侧面的螺纹孔内，

第一调节部件31，41，51上的第一滑轨311，411，511水平安装在定平台1上，第一滑轨311，411，511与第一滑块312，412，512下部的滑槽配合，第一立柱32，42，52垂直安装在第一滑块312，412，512上，第一滑块312，412，512上连接第一立柱32，42，52，第一移动副33，43，53与第一立柱32，42，52连接、第一移动副33，43，53的轴线与定平台1上平面垂直，第一移动副33，43，53与第一转动副34，44，54连接，第一转动副34，44，54的轴线与定平台1的上平面平行，第一连杆35，45，55的一端与第一转动副34，44，54连接，第一连杆35，45，55的另一端与第一球面副36，46，56连接，第一球面副36，46，56安装在动平台2上，

三个滑轨311，411，511的各自对称轴线在定平台1上的投影相交于一点O，并且之间互为120°夹角，

三个滑轨311，411，511的截面均为梯形，梯形截面的内侧为斜边、外侧为直角边；三个滑块(312、412、512)下部的滑槽的截面均为梯形，梯形截面的内侧为斜边、外侧为直角边，