[发明专利]一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构

说明书

本发明公开了一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，包括定平台和动平台，动平台通过第一转动副R₁连接有第一连杆；定平台通过第一支链和第三支链与第一连杆连接；定平台通过第二支链和第四支链与动平台连接。本发明具有三种三移动一转动运动模式的四自由度并联机构，通过设置四条支链将动平台和定平台连接起来，本发明的并联机构的整体易于制造，控制简单，灵活性好，尤其可以适用于汽车保险杠喷漆，在喷涂时该机构能够适应不同形状保险杠，进而提高生产效率，本发明的并联机构还可应用于运动模拟器、坐标测量机。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构。

背景技术

并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6个自由度并联机构的研究较为全面和深入，但并联机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特的优势。

具有多种运动模式的并联机构，在机构奇异位形下，具有运动分岔的特性，可以通过较少的驱动副和支链实现多种运动模式，从而适应多种不同的工作需要。并且这类机构的运动模式变换，不需要对机构进行重新组装，运动模式的变换速度快、过程简便。例如某轻载工况下需要机器人末端执行器能高速高加速度的实现定位、抓取等动作，此时并联机器人可更 好的发挥其自身优势。

目前，已有的3T1R运动模式的并联机构，转动轴线可以在两个方向进行切换，或者转动轴线可连续在空间中变化。但是，目前并没有能够在两个固定轴线切换，且具有转动轴线在空间连续变化的3T1R并联机构。

本发明的并联机构，其中两种三移动一转动（3T1R）的运动模式下，转动自由度的轴线是固定的，另外一种三移动一转动的运动模式下，转动自由度的轴线是变化的。这类新型并联机构在运动仿真、机器装配、分拣抓取、并联机床等领域具有一定的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，具有多种运动模式，能够实现并联机器人一机多用的需求。

本发明所采用的技术方案是，一种具有三种3T1R动模式的四自由度并联机构，包括定平台和动平台，动平台通过第一转动副R₁连接有第一连杆；

定平台通过第一支链和第三支链与第一连杆连接；

定平台通过第二支链和第四支链与动平台连接。

本发明的特点还在于：

第一连杆与动平台平行设置。

第一支链和第三支链均包括与定平台固接的第一滑杆，每个第一滑杆上均连接有第二连杆，且每个第二连杆均能够沿相应第一滑杆滑移；每个第二连杆上均连接有第三连杆，每个第三连杆均能够沿相应的第二连杆滑行；每个第三连杆上套接有第四连杆，且每个第四连杆均能够沿第三连杆滑移，每个第四连杆上均连接有第二转动副R₂，每个第二转动副R₂上均固接有第五连杆，每个第五连杆上均固接有第三转动副R₃，每个第三转动副R₃均与第一连杆连接；第一支链上的第二连杆上连接有驱动电机，第三支链的第四连杆上连接有驱动电机。

第一滑杆、第二连杆和第三连杆相互垂直；第三转动副R₃的轴线与第一滑杆平行，第二转动副R₂的轴线与第三转动副R₃的轴线的夹角为120°。

第一支链上的第一滑杆与所述第三支链上的第一滑杆平行设置。