[发明专利]四分支的交叉型三自由度并联机构

说明书

本发明涉及一种三自由度并联机构，属于机器人领域，特别涉及一种四分支的交叉型三自由度并联机构，本发明包括安装架、伸出体、四组直线驱动装置、动平台、三组驱动分支以及一组约束分支，三组直线驱动装置驱动三组驱动分支带动动平台实现俯仰和摇摆动作，另一组驱动装置驱动整个机构实现轴向位移，第一驱动分支与动平台相连的虎克铰中心位置和第二驱动分支、第三驱动分支与动平台相连的球铰中心位置在同一圆周线上，并且分别位于圆周的三等分点处，第一驱动分支与约束分支在空间内呈交叉型布置。本发明可以实现机构整体轴向的大位移，扩大了工作范围，新增加了约束分支，增加了整体刚度。

技术领域

本发明属于工业机器人领域，具体涉及一种四分支的交叉型三自由度并联机构。

背景技术

并联机构具有结构紧凑，刚度大的突出优点，在工业生产中，具有两转一移三自由度的并联机构有着广泛的应用。现有专利CN103600346A涉及一种3自由度空间定位并联机构，包括动平台，机架以及连接在机架和动平台之间的三个分支机构，其中第一分支和第二分支对称于动平台布置，整体结构类似于Tricept机器人。总体来看，该发明动作灵活，但是工作空间较小，而且动平台刚度较差。

现有专利CN105215983A涉及一种具有两转一移三自由度非对称并联机器人结构，该发明采用一个单开链和一个混合链将动静平台连接，动平台的输出与主动输入呈一一对应关系。总体来看，该发明类似于现有的串联机械臂机构，有工作空间大，控制灵活的优点，但是总体刚度较低，而且不适宜高速运动情况。

发明内容

针对以上情况，本发明提供一种四分支的交叉型三自由度并联机构，克服现有技术的不足，不仅具有刚度高，轴向工作空间大的特点，而且还具有适宜小范围内高速运动加工的优点。

本发明所采用的技术方案是提供一种四分支的交叉型三自由度并联机构，其包括安装架、伸出体、第一直线驱动装置、第二直线驱动装置、第三直线驱动装置、第四直线驱动装置、动平台、第一驱动分支、第二驱动分支、第三驱动分支和约束分支，所述安装架设置为空心柱体，且安装架的第一端开口，第二端封闭，所述伸出体安装于所述安装架内部，且与所述安装架的内壁之间形成移动副，所述第四直线驱动装置的第一端连接于所述伸出体，第二端固定布置于安装架的第二端中央，与所述伸出体固定连接。

所述第一直线驱动装置、第二直线驱动装置和第三直线驱动装置的第二端均固定连接在所述伸出体的第一端面，第一驱动分支的第二端通过转动副与所述第一直线驱动装置的第一端相连，所述第一驱动分支的第一端通过虎克铰与动平台相连，第二驱动分支的第二端通过转动副与所述第二直线驱动装置相连，所述第二驱动分支的第一端通过球铰与所述动平台相连，第三驱动分支的第二端通过转动副与所述第三直线驱动装置相连，所述第三驱动分支的第一端通过球铰与所述动平台相连，且所述第二驱动分支与第三驱动分支分别对称安装于所述第二直线驱动装置和第三直线驱动装置之上。所述约束分支的第一端通过虎克铰与所述动平台相连，第二端通过转动副连接于所述伸出体的第一端面之上，所述第一驱动分支与所述约束分支在空间内呈交叉型布置。

优选地，所述第二驱动分支与所述第三驱动分支的结构完全相同。

优选地，所述约束分支与所述动平台相连的虎克铰中心位置和所述第二驱动分支、第三驱动分支与动平台相连的球铰中心位置在同一圆周线上，并且分别位于圆周的三等分点处。

优选地，所述第一驱动分支与第一直线驱动装置相连接的转动副的轴线和所述约束分支与伸出体相连接的转动副的轴线平行，所述第二驱动分支与第二直线驱动装置相连接的转动副的轴线和所述第三驱动分支与第三直线驱动装置相连接的转动副的轴线平行。

优选地，所述第一驱动分支与第一直线驱动装置相连接的转动副的轴线和所述第二驱动分支与第二直线驱动装置相连接的转动副的轴线互相垂直，所述约束分支与动平台相连的虎克铰中心位置和所述第一驱动分支与动平台相连的虎克铰中心位置呈对称布置。