[发明专利]大变形驱动的三平动弹性连杆并联机构

说明书

一种大变形驱动的三平动弹性连杆并联机构，包括：单自由度推拉装置、低弯曲刚度弹性连杆、高弯曲刚度弹性连杆、定平台、中间平台和动平台，其中：低弯曲刚度弹性连杆和高弯曲刚度弹性连杆环布于定平台底部，通过设置于定平台顶部的对应单自由度推拉装置与定平台滑动连接，中间平台固定于高弯曲刚度弹性连杆的末端并与低弯曲刚度弹性连杆滑动连接，动平台固定于低弯曲刚度弹性连杆的末端；初始状态下，动平台、中间平台和定平台平行，平台间连杆长度一致且均与平台正交；当低弯曲刚度弹性连杆受驱动进行同步运动的同时高弯曲刚度弹性连杆受驱动进行差动运动时，动平台不仅可以实现空间内任意方向的平移运动，从而使该弹性机构具有空间的三个平动自由度，而且还能利用弹性杆径向刚度小的特性，使该弹性机构具备一定的顺应能力。

技术领域

本发明涉及的是一种机械设计领域的装置，具体是一种由弹性杆系作为支撑、通过弹性大变形驱动的并联机构。

背景技术

并联机构是一个由多个并行链构成的闭环结构，具有结构刚度高、承载能力强、运动精度高等优点，因而自上世纪80年代起就引起了机构设计工作者的广泛重视。目前，各式并联机构已在高精度定位、快速操作和重载作业等场合中被广泛的应用，其中包括Gough-Stewart平台等多种典型并联机构。少自由度并联机构是现阶段并联机构研究领域中的典型类型，不仅具有驱动组件少、构件少、制造成本低等优点，还能通过各部分转动和移动的耦合实现复杂的运动，因而具有很高的研究价值。

发明内容

本发明针对现有装置几乎不具备被动柔顺能力，仅能通过主动柔顺控制实现顺应操作，而当主动柔顺控制不能适用或是精度不足时，并联机构的工作性能会大幅度下降，甚至不能正常工作的缺陷，提出一种大变形驱动的三平动弹性连杆并联机构，使得末端平台不仅能够实现空间平移运动，而且还能在特定方向上具备柔顺特性，增大了少自由度并联机构的应用范围，提高了操作顺应能力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：单自由度推拉装置、低弯曲刚度弹性连杆、高弯曲刚度弹性连杆、定平台、中间平台和动平台，其中：低弯曲刚度弹性连杆和高弯曲刚度弹性连杆环布于定平台底部，通过设置于定平台顶部的对应单自由度推拉装置与定平台滑动连接，中间平台固定于高弯曲刚度弹性连杆的末端并与低弯曲刚度弹性连杆滑动连接，动平台固定于低弯曲刚度弹性连杆的末端。

所述的低弯曲刚度弹性连杆和高弯曲刚度弹性连杆均采用超弹性材料制成的圆形截面杆，能够在多种边界条件共同作用下完成复杂的空间大变形。

所述的定平台采用铝合金材料制成的圆盘，包括：若干圆周数组布置的柱形导向孔和螺纹孔，其中：柱形导向孔用于约束对应弹性连杆实现在与定平台正交方向的滑动连接，螺纹孔用于实现对应单自由度推拉装置与定平台的固定连接。

所述的柱形导向孔的分布圆直径与对应弹性连杆的分布圆直径一致，螺纹孔的分布圆直径与对应单自由度推拉装置的分布圆一致。

所述的单自由度推拉装置包括：推拉装置支架、弹性连杆支架和导轨丝杠机构，其中：弹性连杆支架通过导轨丝杠机构滑动设置于推拉装置支架上，通过移动驱动组件实现导轨全长范围内任意距离的移动。

所述的弹性连杆支架采用铝合金材料制成的T型结构，包括：沿T型截面竖向设置的若干通孔，其中：各通孔直径与对应弹性连杆直径一致，用于对弹性连杆进行径向固定。

所述的弹性连杆支架通过与销钉配合可以实现弹性连杆与对应单自由度推拉装置的轴向固定。

所述的中间平台包括：中间平台支架、大内径轴环、大内径轴环压盖和内球副，其中：大内径轴环通过其外圈在中间平台支架上进行径向固定，通过大内径轴环压盖进行轴向固定；内球副通过螺纹连接固定于中间平台支架上。