[发明专利]一种运动分岔并联机构

说明书

一种运动分岔并联机构，其为对称结构，其由运动平台、固定平台和三条相同的可重构混联支链组成；可重构混联支链由可重构空间五杆机构和固定自由度PS串联支链组合而成；可重构空间五杆机构具有两种不同的工作模式，基于可重构空间五杆机构的可重构混联支链也相应具有两种不同工作模式，可重构混联支链的两种不同工作模式分别为：无约束工作模式和约束力矢工作模式；三条可重构混联支链在两种不同工作模式间切换时，运动分岔并联机构可相应重构为3T3R、2T3R、1T3R、1T2R四种不同运动模式的并联机构。

技术领域：

本发明属于机构学及机器人领域，特别涉及一种运动分岔并联机构。

背景技术：

传统的固定自由度并联机构因具有高刚度、高承载能力、高精度、高速度等优点，使其在重载操作、工业机器人、运动模拟器、、医疗机器人、多维力传感器、微纳操作、3D打印等领域等到了重要和广泛的应用。

但随着科学技术的发展，在极端作业、先进制造、医疗康复、太空探索等领域越来越希望机器具有更高的柔性，能根据作业任务变化而可重构其拓扑结构、变化其自由度、重构其工作模式。在这种背景下，学者们对可重构并联机构产生了极大的研究兴趣，使其成为机构学和机器人学领域的研究热点，可重构并联机构主要包括运动分岔并联机构和变胞并联机构两类。学者们利用变胞运动副、可锁死关机、约束奇异单环闭链、变胞单环闭链、可重构运动平台等设计了一些特色鲜明的可重构并联机构，但现有的可重构并联机构仍然比较少。

发明内容：

本发明针对现有可重构并联机构较少的不足，提出一种新型运动分岔并联机构，其具有四种不同的工作模式。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种运动分岔并联机构，其由固定平台、运动平台、三条相同的可重构混联支链组成，机构整体为对称结构。其中可重构混联支链由可重构空间五杆机构和固定自由度PS支链组合而成，在描述运动副时，这里用P代表移动副，用S代表球副。

所述可重构空间五杆机构由五根杆组成，杆AB与第五连杆通过球面五杆机构相连，杆DE与第五连杆通过虎克铰相连，其中第五连杆为可重构空间五杆机构的机架。其余各杆间通过转动副相连且转动副轴线平行。可重构空间五杆机构具有两种不同工作模式，工作模式A为平面2自由度运动，工作模式B为单轴转动。

所述球面五杆机构有五根杆组成，各杆间通过转动副相连，相邻转动副轴线为正交，所有转动副轴线汇交于球面五杆机构的转动中心。球面五杆机构为2自由度机构，其可实现2自由度并联输入。

因可重构空间五杆机构具有两种不同工作模式，基于可重构空间五杆机构的可重构混联支链也相应具有两种不同工作模式。其一为无约束工作模式，另一为约束力矢工作模式。当连接运动平台和固定平台的三条可重构混联支链分别在不同工作模式间切换时，运动分岔并联机构可切换为3T3R、2T3R、1T3R、1T2R四种不同工作模式。在描述运动方式时，这里T代表移动，R代表转动。

附图说明：

图1为可重构空间五杆机构的初始位形。

图2为球面五杆机构。

图3为可重构空间五杆机构工作模式A。

图4为可重构空间五杆机构工作模式B。

图5为可重构混联支链初始位形。

图6为可重构混联支链无约束工作模式。

图7为可重构混联支链约束力矢工作模式。

图8为运动分岔并联机构初始位形。

图9为运动分岔并联机构3T3R工作模式。

图10为运动分岔并联机构2T3R工作模式。

图11为运动分岔并联机构1T3R工作模式。