[发明专利]一种空间二自由度转动并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间二自由度转动并联机构。

背景技术

并联机构可定义为：定平台和动平台之间由两个或两个以上的独立运动支链联接，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机构具有两个或两个以上的自由度，又被称为并联机器人。并联机构分为六自由度并联机构和少自由度并联机构。少自由度并联机构具有承载能力强、运动精度高、自重负荷比小、运动学求解简单等特点。因而并联机构特别是少自由度转动并联机构在雷达、医疗器械、导弹发射等需精细姿态调整的领域具有广泛的应用前景。而二自由度转动并联机构在动平台的姿态调整方面有其独特优势，因此可用于肩关节和髋关节。

少自由度并联机构，特别是具有完全各向同性的并联机构已成为近年来并联机构的研究热点。目前的少自由度空间转动并联机构的运动耦合性较强，使得机构在运动学控制方面较为困难，在一定程度上阻碍了并联机构的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间二自由度转动并联机构，以解决现有技术中的并联机构运动耦合性强，解耦性差的问题。

为实现上述目的，本发明空间二自由度转动并联机构的技术方案是：一种空间二自由度转动并联机构，包括动平台、静平台以及布置在两者间的第一支链、第二支链，第一支链包括主动转杆，主动转杆一端通过转动轴线与主动转杆转动轴线同轴设置的第一支链第一转动副连接于静平台上，并由第一支链第一转动副驱动动平台绕主动转杆转动轴线转动，主动转杆另一端通过第一支链第二转动副与动平台相连；第二支链包括主动摆臂结构，主动摆臂结构包括并行布置的两悬臂及与两悬臂连接的悬臂连杆，两悬臂分别通过第二支链第一转动副设置于静平台上，两悬臂、悬臂连杆及静平台形成平行四边形连杆结构，主动摆臂结构通过伸展-折叠机构驱动动平台绕第一支链第二转动副轴线摆动，伸展-折叠机构包括至少两个连杆，相邻两个连杆之间通过转动轴线与第一支链第一转动副转动轴线平行的第三转动副相连，伸展-折叠机构的所述连杆中包括摆臂连杆，摆臂连杆通过第四转动副与所述悬臂连杆相连，第四转动副的转动轴线与第三转动副的转动轴线平行。

所述悬臂连杆的两端通过第五转动副与所述悬臂相连，所述第五转动副的转动轴线平行于第二支链第一转动副转动轴线。

伸展-折叠机构的所述连杆中还包括动平台连杆，动平台连杆通过连接结构与动平台转动连接，连接结构为下述其中一种方式：（1）连接结构为虎克铰；（2）连接结构为球副；（3）连接结构包括连架杆，连架杆一端通过连架杆第一转动副与动平台相连，另一端通过连架杆第二转动副与动平台连杆相连，连架杆第一转动副的转动轴线与第一支链第二转动副的转动轴线平行；连架杆第二转动副的转动轴线与第三转动副的转动轴线平行。

虎克铰或球副或连架杆第二转动副与第一支链第二转动副分设于动平台的两侧。

所述悬臂的端部通过第五转动副与所述悬臂连杆相连，第一支链第二转动副的转动轴线位于两个第二支链第一转动副转动轴线连线的中垂面上，虎克铰或球副或连架杆第二转动副与第一支链第二转动副之间的距离与所述悬臂的长度相等。

所述静平台包括平面部分和垂直设置于平面部分的竖杆，所述第一支链设于平面部分上，所述第二支链设于所述竖杆上，所述第一支链第二转动副的轴线平行于所述平面部分且垂直于主动转杆的转动轴线。

伸展-折叠机构包括通过所述第三转动副相连的两个所述的连杆。