[发明专利]一种二自由度平面运动并联机构

说明书

一种二自由度平面运动并联机构，它的第一连杆、齿轮连杆一、齿轮连杆二、第二连杆、齿轮连杆三和齿轮连杆四之间通过运动副依次连接，第三连杆的一端通过运动副与构件一连接，第三连杆的另一端通过运动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过运动副与构件二连接；其中齿轮连杆一和齿轮连杆二构成支链一，齿轮连杆三和齿轮连杆四构成支链二，中间部分第三、第四连杆和三个运动副构成三自由度平面子链一。本发明驱动方式简单，能够实现完全对称的运动，将每一个单元进行串联，可得到运动范围更大的结构。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种并联机构。

背景技术

两自由度平面机器人可以实现平面内任意轨迹，可应用于分拣、包装、封装等平面内高速作业任务，因此在轻工、电子、食品和医药等行业的自动化生产线上得到重要的应用。

已有的二自由度平面机器人机构中，其输出运动是机构上一点在平面上的移动，而在微创手术辅助机器人等方面的应用上，往往需要机构的末端连杆在平面内具有一转一移两自由度运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在运动过程中固定连杆和末端连杆始终保持对称，并且末端连杆具有一转一移两个自由度的二自由度平面运动并联机构。

本发明包括八个连杆、两个构件以及连接它们的运动副，所述八个连杆中有两个或四个为齿轮连杆，该齿轮连杆的其中一端为齿轮，其中，第一连杆为固定连杆，其一端通过转动副一与齿轮连杆一的一端连接，齿轮连杆一的齿轮端与齿轮连杆二的齿轮端啮合，形成齿轮副一，且传动比为1，构件二的上下分别通过转动副二和转动副三与齿轮连杆一和齿轮连杆二的齿轮端连接；齿轮连杆二的另一端通过转动副四与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副五与齿轮连杆三的一端连接，齿轮连杆三的齿轮端与齿轮连杆四的齿轮端啮合，形成齿轮副二，且传动比为1，构件一的上下分别通过转动副六和转动副七与齿轮连杆三和齿轮连杆四的齿轮端连接，齿轮连杆四的一端通过转动副八与第一连杆的另一端连接；第三连杆的一端通过转动副九与构件一中部连接，第三连杆的另一端通过转动副十与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副十一与构件二的中部连接；转动副一、二、三、四、五、六、七和八的轴线相互平行，构件一上下两个转动副之间的距离等于齿轮副二的两轮连心线的长度，构件二上下两个转动副之间的距离等于齿轮副一的两轮连心线的长度，构件一通过三自由度平面子链与构件二连接。

所述三自由度平面子链由两个连杆和三个运动副连接而成，三个运动副中，一个运动副为转动副，另外两个运动副分别为转动副或移动副，且三自由度平面子链中转动副的轴线相互平行，移动副的移动中心线与转动副的轴线相互垂直。三自由度平面子链有以下7种组成形式：RRR、RPR、RRP、PRR、RPP、PRP、PPR，R代表转动副，P代表移动副。

转动副一与三自由度平面子链中的转动副不平行，第一和第二连杆、齿轮连杆一和齿轮连杆二、齿轮连杆三和齿轮连杆四的长度分别相等，并且机构关于中间平面对称，该中间平面为第一连杆与第二连杆的对称面。

所述机构是将与第一连杆相连接的齿轮连杆一和齿轮连杆四作为机构输入；第二连杆作为末端连杆。

将其中两个齿轮连杆替换为两个连杆时，连接它们的两个转动副替换为一个转动副。

将中间部分的三自由度平面子链替换成一个移动副。

可以将多个上述机构进行连接，连接后可将机构的运动放大。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、机构的固定连杆和末端连杆在运动过程中始终关于中间平面对称，可以实现完全对称的运动；

2、末端连杆可以绕机构中间平面上平行于转动副一的任意轴线做连续转动，也可以沿中间平面的法线方向移动，给机构的应用与控制带来了很大的方便；