[实用新型]一种三自由度并联关节机构

说明书

本实用新型涉及一种三自由度并联关节机构，包括固定装置、十字铰结构、Z轴驱动器、Y轴驱动器和X轴驱动器，Z轴驱动器、Y轴驱动器和X轴驱动器的输出轴两两正交，Z轴驱动器、Y轴驱动器和X轴驱动器的输出轴的相对位置通过固定装置相对固定，X轴驱动器的输出轴可带动十字铰结构连续旋转，十字铰输出轴为动平台。本实用新型的三自由度并联关节机构，可获得较大的转角范围，尤其是其中沿X轴转动自由度的转角可无穷大，绕Y轴、Z轴的转角范围为±90度，且分别只与Y轴驱动器和Z轴驱动器的转角相关，每个方向的转动可分别进行，也可任意两个方向同时进行，还可三个方向同时进行。

技术领域

本实用新型涉及多自由度关节技术领域，特别涉及一种三自由度并联关节机构。

背景技术

三自由度关节机构指具有三个转动自由度的关节机构，在机器人、五轴加工中心、雷达或相机位姿调整器等大量应用中，都广泛需要用到三自由度关节机构。相比传统的串联式关节机构，并联式关节机构具有精度高、承载能力强等优势，现有的三自由度并联关节机构均具有3支链，动平台具有绕三轴转动的自由度，相比两自由度并联关节机构并联机构，三自由度并联关节机构更加复杂，能够成功应用的构型也比较少，但应用领域非常广阔。如图1所示，为加拿大学者Gosselin提出的Agile eye三转动自由度的并联机构，可实现固定在动平台上的相机快速、灵活的转动，Agile eye机构尽管比较灵活，但结构复杂，零件数量多且较难加工，体积也不易缩小；每个转动自由度的转角都比较小，如想使动平台有较大角度的转动，需使三轴联动，因此难以满足要求较为苛刻的应用环境。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种三自由度运动部分解耦、转角范围大、被动副数量少、结构简单的三自由度并联关节机构。

本实用新型的技术方案是：一种三自由度并联关节机构，包括固定装置、十字铰结构、X轴驱动器、Y轴驱动器、Z轴驱动器和关节机构输出轴，X轴驱动器、Y轴驱动器和Z轴驱动器的输出轴的相对位置通过固定装置相互固定，X轴驱动器的输出轴通过十字铰结构带动关节机构输出轴绕第一轴线转动，Y轴驱动器的输出轴带动关节机构输出轴绕第二轴线转动，Z轴驱动器的输出轴带动关节机构输出轴绕第三轴线转动。

进一步地，十字铰结构包括两个正交设置的第一U型框和第二U型框，以及连接在两个U型框之间的十字结构，第一U型框和第二U型框分别连接X轴驱动器的输出轴和关节机构输出轴。

进一步地，X轴驱动器的输出轴连接X轴转动轴，X轴转动轴连接第一U型框，通过X轴驱动器输出轴的旋转带动第一U型框、第二U型框、关节机构输出轴绕第一轴线转动，实现第一自由度的旋转运动。

进一步地，Y轴驱动器的输出轴连接Y轴转动轴，Y轴转动轴通过Y轴连杆组件与关节机构输出轴连接，Y轴连杆组件与关节机构输出轴之间通过转动副连接，通过Y轴驱动器输出轴的旋转带动关节机构输出轴绕第二轴线转动，实现第二自由度的旋转运动。

进一步地，Z轴驱动器的输出轴连接Z轴转动轴，Z轴转动轴通过Z轴连杆组件与关节机构输出轴连接，Z轴连杆组件与关节机构输出轴之间通过转动副连接，通过Z轴驱动器输出轴的旋转带动关节机构输出轴绕第三轴线转动，实现第三自由度的旋转运动。

进一步地，上述第一轴线与X轴驱动器的输出轴的轴线重合，和/或上述第二轴线与Y轴驱动器的输出轴的轴线重合，和/或上述第三轴线与Z轴驱动器的输出轴的轴线重合。

进一步地，关节机构输出轴可绕第一轴线连续单圈或多圈旋转。

进一步地，X轴驱动器的输出轴与X轴转动轴为一体结构，和/或Y轴驱动器的输出轴与Y轴转动轴为一体结构，和/或Z轴驱动器的输出轴与Z轴转动轴为一体结构。