[实用新型]一种2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构

说明书

本实用新型属于机器人技术领域。目的是提出一种能够高速加工复杂曲面类零件的2PRU‑2PUR三自由度冗余驱动并联机构。技术方案是：一种2PRU‑2PUR三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：该机构包括壳状基座、带有电主轴的动平台以及连接在壳状基座与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，其中第一支链与第二支链结构完全相同，第三支链与第四支链结构完全相同；所述第一支链、第三支链、第二支链和第四支链依序环绕布置在动平台的四周，动平台中心用于安装电主轴和刀具。

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种能够实现空间曲面自由加工2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构。

背景技术

传统数控机床的机械结构大多采用串联形式，这种串联结构形式使得其运动输出端容易产生累积误差、整体刚度不高、运动惯量大以及动态响应特性差。相比而言，上世纪90年代出现的基于并联机构的新型机床具有结构紧凑、刚度高、无误差积累、运动部件质量小、易于实现高速运动以及具有较高的动态响应特性等优点，在一定程度上弥补了传统数控机床的不足，迎合了机械加工领域对高速切削的需求，得到了广泛关注。然而，并联机床也有其先天的局限性，尤其是六自由度全并联机床，其运动耦合性强、工作空间小、运动学复杂以及数控编程复杂等缺点限制了并联机床的广泛推广应用。随着并联机构的应用以及并联机构学的不断发展进步，少自由度并联机构越来越受到研究者的重视和青睐。相对于全并联六自由度机构而言，少自由度并联机构具有运动学简单、耦合性弱、容易模块化等优点，一些少自由度并联机构已经在工业领域中得到了成功应用。

现有的并联机构实用新型专利(如CN 101066593 A、CN 106903677 A、CN107175654 A)，大多机构内部铰链数过多，影响加工精度，且结构复杂，生产加工难。因此，提出一种加工性能好、生产加工容易的少自由度并联机构十分有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提出一种能够高速加工复杂曲面类零件的2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构。

本实用新型提供的技术方案是：

一种2PRU-2PUR三自由度冗余驱动并联机构，其特征在于：该机构包括壳状基座、带有电主轴的动平台以及连接在壳状基座与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，其中第一支链与第二支链结构完全相同，第三支链与第四支链结构完全相同；

所述第一支链、第三支链、第二支链和第四支链依序环绕布置在动平台的四周，动平台中心用于安装电主轴和刀具；

所述的第一支链和第二支链中：每个支链均依次包括连接于壳状基座与动平台之间的移动副、转动副以及虎克铰；每个支链中的转动副的转动轴线与移动副的轴线垂直、虎克铰的第一转动轴线与转动副的转动轴线平行；所述的第一支链和第二支链中：两个移动副的导杆对称布置在壳状基座上，两个转动副的转动轴线相互平行，两个虎克铰的第一转动轴线共轴；

所述的第三支链和第四支链中：每个支链均依次包括连接于壳状基座与动平台的移动副、虎克铰以及转动副；每个支链中的转动副的转动轴线与虎克铰的其中一条转动轴线平行；

所述的第三支链和第四支链中：两个转动副的转动轴线相互平行；两个移动副的导杆对称布置在壳状基座上，且过两个移动副的导杆轴线的平面，与过第一支链和第二支链中两个移动副的导杆轴线的平面相互垂直。

所述四条支链的移动副的导杆轴线相互平行且水平布置，形成一横截面为正方形的柱体。

所有驱动副为四条支链中的移动副，输入驱动依靠伺服电机带动滚珠丝杠驱动移动副实现。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的并联机构可以执行空间两转动一移动运动，该机构的空间结构高度对称，减少了机构的奇异位形并改善了机构的力传递性能，可用于空间复杂曲面的高速加工。