[发明专利]四自由度远程运动中心协作式3D打印机

权利要求书

1.一种四自由度远程运动中心协作式3D打印机，其特征在于，包括：设置于壳体内的回转打印平台、竖直移动模块、径向移动模块和打印头，其中：回转打印平台设置于壳体的底部进行回转运动，竖直移动模块、径向移动模块和打印头依次连接并实现打印头的四自由度移动；

所述的径向移动模块为1T1R型，包括：曲柄滑块、径向滑块、五杆机构和双平行四边形连杆，其中：曲柄滑块的曲柄一端与设置在竖直移动模块上的电机连接，曲柄滑块的固定杆一端与径向滑块连接，五杆机构分别与径向滑块和竖直移动模块上的电机连接，径向滑块的固定连杆分别与双平行四边形连杆、五杆机构和曲柄滑块相连；

所述的双平行四边形连杆包括：对应连接并形成转动副的第一组平行杆和第二组平行杆，其中：第一组平行杆分别与固定连杆和五杆机构连接形成转动副，第一组平行杆的上、下连杆的另一端与第二组平行杆左、右连杆连接并形成转动副，第二组平行杆左、右连杆连接的另一端与打印头连接并形成转动副；

所述的五杆机构为4R1P型，包括：三根连杆、一个滑块、四个转动副和一个移动副，其中：第一连杆与五杆机构驱动电机连接形成转动副，第一连杆另一端与第二连杆连接形成转动副，第二连杆与第三连杆连接形成转动副，第三连杆另一端与固定连杆连接形成转动副，且第三杆连杆与第一组平行杆的上连杆固定连接，所述的曲柄滑块驱动电机控制打印头挤出端在径向的位置；五杆机构驱动电机控制打印头的轴线方向，即打印头绕水平轴线在竖直平面内转动的角度，以此实现TR径向移动模块的移动和转动部分解耦；

所述的曲柄滑块，包括：曲柄、滑块连杆、滑块固定杆和径向滑块，其中：曲柄的一端与设置在竖直滑块上的曲柄滑块驱动电机连接，曲柄的另一端与滑块连杆连接形成转动副，滑块连杆的另一端与曲柄滑块的固定杆连接形成转动副，曲柄滑块的固定杆的另一端与径向滑块固定连接。

2.根据权利要求1所述的四自由度远程运动中心协作式3D打印机，其特征是，所述的竖直移动模块为丝杆螺母结构、同步带结构或同步齿轮结构，具体包括：相互配合的丝杆和竖直滑块，丝杆经联轴器连接竖直驱动电机并通过螺母与径向移动模块连接。

3.根据权利要求1所述的四自由度远程运动中心协作式3D打印机，其特征是，所述的第三连杆为L字形异形杆件，其L字形的一侧臂为S字形结构，使得在打印过程中打印头绕着挤出端绕水平线上线摆动。

4.根据权利要求1所述的四自由度远程运动中心协作式3D打印机，其特征是，所述的固定连杆为T字形型杆件且固定端与T字臂位于不同的平面，以便于曲柄滑块、双平行四边形和五杆机构的安装。

5.根据权利要求1所述的四自由度远程运动中心协作式3D打印机，其特征是，所述的径向移动模块构型为RRRRPRRRPP，其中下划线表示驱动所在位置，P为被动支链，无主动驱动；协作式3D打印整机构型为表示打印头与打印平台协作，左右两侧打印头( 6) 相对于打印平台均具有四自由度，两侧打印头协作、且打印头与打印平台协作进行平面、空间曲线、曲面的打印成形。

6.根据权利要求1所述的四自由度远程运动中心协作式3D打印机，其特征是，所述的第三连杆与第一组平行杆以100.23度夹角的方式固定连接以满足打印头摆动范围的需求并避免五杆机构与双平行四边形连杆的奇异位置；

所述的固定连杆与打印头挤出端在竖直方向上共线。