[发明专利]一种三维移动一维转动并联机构

说明书

本发明公开了一种三维移动一维转动并联机构，包括定平台、动平台、四条简单支链，四条简单支链由简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ、简单支链Ⅲ和简单支链Ⅳ组成；所述定平台、动平台通过四条简单支链连接，四条简单支链的复合运动构成了动平台的输出运动。本发明采用四条简单支链连接动平台和定平台来构建并联机构，该结构简单，能实现空间三维平动和一维转动，可用于工业复杂曲面的加工和焊接作业，是一种新型的并联机构，可以为加工制造提供帮助。

技术领域

本发明涉及一种三维移动一维转动并联机构，属于并联机器人技术领域。

背景技术

并联机构自从运用以来广泛受到机构学和工业应用中的重视，目前许多机床和雕刻领域都采用并联机构进行作业。并联机构形式多样，在过去几十年的发展中，涌现出一些较好的三维移动和一维转动机构。例如，1988年R. Clavel在Delta机构基础上串联了S-P-S简单支链，使得机构在三维移动的基础上具备一维转动的自由度。2003年杨廷力提出了五种类三维移动和一维转动的并联机构，并申请了专利。黄田教授开发了四自由度三平移一转动的Cross-IV高速搬运机器人。而研究此类机器人最多的应该是常州大学的沈惠平教授，其在专利为201510564382.5和专利为201610403796.4等均对该方面的机构做了说明。

以上的一些研究成果相对于Delta机器人来说，其结构均较为复杂，并没有得到很好的开发和运用，其次，实现三维移动和一维转动的新型机构综合和实用均需要发展，也是机构学长期发展的目标，因此进行新机构综合与发展仍然是现在的难点和热点。

发明内容

本发明提供了一种三维移动一维转动并联机构，通过四条简单支链实现了并联机构动平台的三维移动和一维转动；同时，该结构简单。

本发明的技术方案是：一种三维移动一维转动并联机构，包括定平台N、动平台M、四条简单支链，四条简单支链由简单支链Ⅰ、简单支链Ⅱ、简单支链Ⅲ和简单支链Ⅳ组成；

所述定平台N、动平台M通过四条简单支链连接，四条简单支链的复合运动构成了动平台M的输出运动；

所述简单支链Ⅰ对动平台M产生三维移动和两维转动的作用；

所述简单支链Ⅲ对动平台M产生三维移动和两维转动的作用；

所述简单支链Ⅳ为能实现空间6自由度运动的串联链，不对动平台M运动产生约束；

所述简单支链Ⅱ采用的结构与简单支链Ⅰ或者简单支链Ⅳ相同。

所述两条简单支链一端的运动副与定平台N的一条平行边连接，另两条简单支链一端的运动副与定平台N的另一条平行边连接，四条简单支链另一端的运动副分别与动平台M的四个角连接，位于定平台N对边的运动副轴线平行，四条简单支链不相交。

所述动平台M采用梯形形式；定平台N也采用梯形形式，且与动平台M选用不同形式。

所述简单支链Ⅰ由转动副R12、转动副R13、转动副R14、转动副R15、移动副P11、第一连接杆1、第二连接杆2、第三连接杆3和第四连接杆4组成；其中，第一连接杆1一端通过移动副P11与定平台N相连，第一连接杆1另一端通过转动副R12与第二连接杆2一端相连，第二连接杆2另一端通过转动副R13与第三连接杆3一端相连，第三连接杆3另一端通过转动副R14与第四连接杆4一端相连，第四连接杆4另一端通过转动副R15与动平台M相连；转动副R12、转动副R13的轴线与转动副R14、转动副R15、移动副P11的轴线垂直，转动副R12、转动副R13的轴线相互平行，转动副R14、转动副R15的轴线相互平行。