[发明专利]一种含五自由度分支恒定雅克比并联机构

说明书

技术领域

本发明属于并联机器人领域，特别涉及一种并联机构。

背景技术

并联机构因其刚度大、承载能力强、精度高、误差不叠加等优点，得到了广泛的应用。典型的六自由度并联机构Stewart平台及其变形被广泛应用于各种模拟运动，如飞机、汽车、舰船等的运动仿真。随着并联机构应用领域的扩展，很多情况下不需要空间全部六个自由度即可满足要求，在此需求下,少自由度并联机构引起了国内外学者的广泛关注，尤其是三自由度移动并联机构，其中Delta机构是目前工业生产中应用非常成功的一种三自由度移动并联机构。目前研究者已发明的一些三自由度移动并联机构，如：中国专利01113519.0、200910071093.6、201210071553.7和201310012385.9，以上所提及机构同常规并联机构一样，描述其输入输出关系的雅克比矩阵随动平台所处位姿不同而实时变化。目前，机构的大部分性能指标均是基于雅克比矩阵来评定的，若机构雅克比矩阵变化，与之相关的性能指标，诸如运动、力传递性能指标也将随之发生变化，这为机构分析与设计带来了诸多困难，为提高机构的控制精度带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现空间三维移动、工作空间大、控制简单的含五自由度分支恒定雅克比并联机构。

本发明包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的三条分支，其中，第一分支中的上连杆的一端通过第一万向铰与动平台连接，其另一端通过第一转动副与中间连杆的一端连接，该中间连杆的另一端通过第二移动副与下连杆的一端连接，该下连杆的另一端通过第一移动副与固定在定平台上的第一导轨连接，第一移动副为驱动副；第二分支中的上连杆的一端通过第二万向铰与动平台连接，其另一端通过第四移动副与中间连杆的一端相连，该中间连杆的另一端通过第二转动副与下连杆的一端相连，该下连杆的另一端通过第三移动副与固定在定平台上的第二导轨连接，第三移动副为驱动副；第三分支中的上连杆的一端通过第三万向铰与动平台连接，其另一端通过第三转动副与下连杆的一端连接，该下连杆的另一端通过第一圆柱副与固定在定平台上的第三导轨连接，第一圆柱副中的移动副为驱动副。

所述三根在定平台上呈三角形均布的导轨与定平台之间成固定夹角，所述第一万向铰由第四转动副和第五转动副构成，第四转动副和第五转动副轴线垂直相交，第四转动副平行于动平台，第五转动副、第一转动副、第一移动副轴线平行，第一移动副和第二移动副轴线垂直，所述第二万向铰由第六转动副和第七转动副构成，第六转动副和第七转动副轴线垂直相交，第六转动副平行于动平台，第七转动副、第二转动副、第三移动副轴线平行，第二转动副和第四移动副轴线垂直，所述第三万向铰由第八转动副和第九转动副构成，第八转动副和第九转动副轴线垂直相交，第八转动副平行于动平台，第九转动副、第三转动副、第一圆柱副轴线平行。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

能够实现动平台空间三维移动，当以第一移动副、第三移动副、第一圆柱副中的移动副作为主动输入时，机构具有雅克比矩阵恒定的特性，则与之相关的描述机构运动、力传递性能的指标也将保持恒定，这一特性简化了并联机构的控制与轨迹规划等问题，为机构的分析与设计带来了便利。

附图说明

图1是本发明的立体示意简图。

具体实施方式

在图1所示的含五自由度分支恒定雅克比并联机构示意图中，第一分支Ⅰ中的上连杆23的一端通过第一万向铰22与动平台12连接，其另一端通过第一转动副24与中间连杆25的一端连接，该中间连杆的另一端通过第二移动副26与下连杆27的一端连接，该下连杆的另一端通过第一移动副28与固定在定平台1上的第一导轨2连接，第一移动副为驱动副；第二分支Ⅱ中的上连杆8的一端通过第二万向铰9与动平台连接，其另一端通过第四移动副7与中间连杆6的一端相连，该中间连杆的另一端通过第二转动副5与下连杆4的一端相连，该下连杆的另一端通过第三移动副3与固定在定平台上的第二导轨连接，第三移动副为驱动副；第三分支Ⅲ中的上连杆16的一端通过第三万向铰14与动平台连接，其另一端通过第三转动副17与下连杆18的一端连接，该下连杆的另一端通过第一圆柱副19与固定在定平台上的第三导轨连接，第一圆柱副中的移动副为驱动副。

所述三根在定平台上呈三角形均布的导轨与定平台之间成固定夹角，所述第一万向铰由第四转动副21和第五转动副20构成，第四转动副和第五转动副轴线垂直相交，第四转动副平行于动平台，第五转动副、第一转动副、第一移动副轴线平行，第一移动副和第二移动副轴线垂直，所述第二万向铰由第六转动副10和第七转动副11构成，第六转动副和第七转动副轴线垂直相交，第六转动副平行于动平台，第七转动副、第二转动副、第三移动副轴线平行，第二转动副和第四移动副轴线垂直，所述第三万向铰由第八转动副15和第九转动副13构成，第八转动副和第九转动副轴线垂直相交，第八转动副平行于动平台，第九转动副、第三转动副、第一圆柱副轴线平行。