[发明专利]一种部分解耦的交叉式四自由度并联机构

说明书

一种部分解耦的交叉式四自由度并联机构，其包括固定基座，第一动平台，第二动平台，第三动平台以及第一驱动支链和第二驱动支链。此机构具有三平动一转动自由度。本发明优点为：主梁与次梁保持空间垂直交叉与相互独立，进而由两根梁控制第一动平台，第一驱动支链独立控制第一动平台的两个移动自由度，第二驱动支链独立控制第一动平台另一个移动自由度，并通过螺旋副控制一个转动自由度，实现部分解耦，易于后续控制系统的设计开发。第一动平台通过传动螺旋副实现360°的转动，增大了工作空间。机构支链少，只采用转动副、移动副与螺旋副等简单运动副，整体结构奇异性少，运动稳定。

技术领域

本发明属于并联机构技术领域，特别是涉及一种部分解耦的交叉式四自由度并联机构。

背景技术

并联机器人因其高刚度、高速度、轻重量等优点而在电子、医药、食品等工业中得到了广泛应用，尤其在物料搬运、包装、分拣等方面具有十分突出的优势，已成为工业机器人需求增长不可忽视的新生力量。

三平动一转动四自由度机器人有着广泛的市场应用前景。但大多数三平动一转动并联机器人因其具有三平动的自由度，多采用平行四边形支链，因此结构复杂，刚度低且大多数具有强耦合性，一般具有转动自由度的并联机构转动空间较小，很少能达到360°，目前已有的部分解耦的三平动一转动并联机构大多具有复杂的支链，不利于制造与应用。因此研究结构简单，具有部分解耦性质的三平动一转动并联机构能拓展并联机构在各个领域的适用范围。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种部分解耦的交叉式四自由度并联机构。

为了达到上述目的，本发明提供的部分解耦的交叉式四自由度并联机构包括基座、第一动平台、第二动平台、第三动平台、第一驱动支链和第二驱动支链；所述基座为板状结构；第一驱动支链包括两个第一铰接支座、两根第一伸缩杆和主梁；两个第一铰接支座以轴线平行的方式固定在基座的表面两对角处；每根第一伸缩杆的下端铰接在一个第一铰接支座上；主梁的两端分别铰接在一根第一伸缩杆的上端；第三动平台包括第一滑块、两根支撑杆和上平台；第一滑块的中部形成有一个套在主梁上的通孔，因此第一滑块能够沿主梁的长度方向进行移动；两根支撑杆平行设置，上下端分别连接在上平台的底面和第一滑块的顶面两侧部位；上平台的中部形成有一个贯穿孔，顶面上位于贯穿孔外侧的部位向下凹陷形成有一个环形轨道；第二驱动支链包括两个第二铰接支座、两根第二伸缩杆和次梁；两个第二铰接支座以轴线平行且与第一铰接支座的轴线相垂直的方式固定在基座的表面另两对角处；每根第二伸缩杆的下端铰接在一个第二铰接支座上；次梁的中部位于第三动平台上两根支撑杆之间，两端分别铰接在一根第二伸缩杆的上端；第二动平台包括第二滑块和螺套；第二滑块的中部形成有一个套在次梁上的通孔，因此第二滑块能够沿次梁的长度方向进行移动；螺套的下端固定在第二滑块的顶面中部；第一动平台包括台板、螺杆和圆环形凸台；台板的底面中部设有一个圆环形凸台；螺杆的上端连接在位于圆环形凸台内侧的台板的底面，外表面上形成的螺线，并且转动轴线与圆环形凸台中心线共线，中部贯穿设置在上平台的贯穿孔内，下部螺纹连接在螺套的内部，同时圆环形凸台位于第三动平台的环形轨道内，此时台板的底面与上平台的表面呈面接触，以承担第一动平台的正压力。

所述的基座为六边形或矩形板状结构。

所述的台板为矩形板状结构。

本发明提供的部分解耦的交叉式四自由度并联机构具有如下优点：

1.主梁与次梁保持空间垂直交叉与相互独立，进而由两根梁控制第一动平台，第一驱动支链独立控制第一动平台的两个移动自由度，第二驱动支链独立控制第一动平台另一个移动自由度，实现部分解耦，易于后续控制系统的设计开发。

2.第一动平台通过传动螺旋副实现360°的转动，增大了工作空间。

3.机构支链少，只采用转动副、移动副与螺旋副等简单运动副，整体结构简单且奇异性少，运动稳定。

附图说明