[发明专利]一种具有弧形移动副的三自由度并联机构

说明书

一种具有弧形移动副的三自由度并联机构，包括固定平台、动平台，及设于固定平台和动平台之间的三个弧形支链；每个弧形支链包括共弧心的第一弧形连杆和第二弧形连杆，第一弧形杆的一端和固定平台之间采用转动副连接，第二弧形杆的一端设于第一弧形杆另一端的空腔内，且第二弧形杆沿第一弧形杆的圆弧的切线方向可作往复运动，第二弧形杆的另一端和动平台之间采用球铰的方式连接，三个弧形支链的三个转动副的轴线相互重合，并垂直于固定平台。上述具有弧形移动副的三自由度并联机构，该并联机构动平台绕以三个弧形支链的弧心为圆心的坐标系的X轴、Y轴、Z轴转动，动平台绕Z轴的旋转相对其它两个方向的旋转具有解耦性。

技术领域

本发明涉及并联机构技术领域，尤其涉及一种具有弧形移动副的三自由度并联机构。

背景技术

自1938年首次提出并联机器人以来，因其具较大刚度、较强的承载能力、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等特点，广泛应用于社会的各个领域。目前，常见的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并联机构；目前，3自由度并联机构是研究最多、应用最广的一类少自由度并联机构。它按动平台自由度的类型可以分为四类：3转动并联机构、2转动1移动并联机构、1转动2移动并联机构、3移动并联机构。其中，球面并联机构属于3转动并联机构，其能实现绕动平台参考点运动球面的球心的任意转动，当机构运动时，机构动平台上所有的点都绕着该球心、以一个固定半径转动。球面并联相对于一般的并联机构的优势是工作空间大、灵活可靠、不易发生干涉等。

如燕山大学高峰教授等人提出的一种具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构(CN101306534)，其具有典型的3-RRR型机构特征。实现绕固定中心做三个方向转动。

燕山大学黄真教授提出一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构(CN102962840)。其能够定、动平台中间对称平面内的任意一条轴或者任意一点连续转动，能有效的避免伴随运动的发生。

上海大学沈龙提出的一种球面三自由度并联机构天线结构系统(CN101924266)。其较一般的3自由度球型机构相比，具有较大的工作空间。

上海交通大学林荣富等人提出的具有弧形移动副的三自由度球面并联机构(CN104827463)。采用弧形移动副的形式来实现动平台绕弧形的中点做三个方向的转动。

这些机构支链的运动副配置大多包含RR或者RRR，并且这些运动副的轴线相交于一点，来实现动平台的3个自由度的运动，其中上海交通大学林荣富采用弧形移动副，使得通过运动副的弧形配置，让动平台受到三个方向的力约束，而仅仅能够绕弧形的中心做三个方向的转动，不具备部分解耦性。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种具备部分解耦性的具有弧形移动副的三自由度并联机构。

一种具有弧形移动副的三自由度并联机构，包括固定平台、动平台，及设于所述固定平台和所述动平台之间的三个弧形支链；

每个弧形支链包括共弧心的第一弧形连杆和第二弧形连杆，所述第一弧形杆的一端和所述固定平台之间采用转动副连接，所述第二弧形杆的一端设于所述第一弧形杆另一端的空腔内，且所述第二弧形杆沿所述第一弧形杆的圆弧的切线方向可作往复运动，所述第二弧形杆的另一端和所述动平台之间采用球铰的方式连接，三个所述弧形支链的三个所述转动副的轴线相互重合，并垂直于所述固定平台，三个所述弧形支链共弧心，且所述弧心位于三个所述转动副的轴线上。

在其中一个实施例中，所述第一弧形杆的空腔的横截面为圆形、椭圆形或方形。

在其中一个实施例中，三个所述弧形支链的半径不同。

在其中一个实施例中，沿远离所述固定平台方向的三个所述弧形支链的半径逐渐减小。