[发明专利]一种对称四自由度并联机构

说明书

本发明公开一种能够提高支链约束力的有效数目的对称四自由度并联机构，第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构相同，第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ的结构相同，第一支链Ⅰ和第四支链Ⅳ与第二支链Ⅱ和第三支琏Ⅲ分别对称布置于动平台和机架的前后水平方向的纵向中心面的两侧，第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的第一、二球副，第三支琏Ⅲ和第四支链Ⅳ的第三、四下球副与动平台的四角依次成矩形可相对三自由度转动地连接，第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的第一、二转动副分别与第一、二立柱可转动地连接，第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ和第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ分别与第三、四立柱可相对上下移动地连接且第一、二支琏中的第一、二转动副、第三、四支链中的第三、四上球副的中心连线构成矩形。

技术领域

本发明涉及高端装备中的并联机构，特别涉及一种对称四自由度并联机构。

背景技术

四自由度并联机构是近年来高端装备研究领域中非常关注的一类并联机构，其具有在空间移动和转动共计四个自由度的优点，能够应用于眼球手术和脊髓穿刺微创手术机器人上，也能够应用于姿态调整的航天器上，还能够应用在多轴联动混联式数控机床上等等。

燕山大学2014年5月21日申请的一种三转动一移动四自由度对称并联机构，洛阳理工学院2015年3月13日申请的一种变拓扑四自由度并联机构，均是结构相同的四条支琏结构成矩形连接于动平台和底架之间，所存在的问题是；四条相同支链的空间特殊关系，容易引起四条支链约束力有效数目降低，从而导致机构运动无法控制，出现整个机构无法按照预期运动轨迹运动，且整个机构的约束力有效数目降低后，导致刚度急剧下降，受力严重变坏。

发明内容

针对上述现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种对称四自由度并联机构，能够提高四条支链约束力的有效数目、运动容易控制并提高刚度、不会因受力严重而变坏。

为解决上述技术问题，本发明的对称四自由度并联机构，其特征在于：包括；动平台和机架，包含依次连接的第一球副、第一下连杆、第一移动副、第一上连杆和第一转动副的第一支链Ⅰ，包含依次连接的第二球副、第二下连杆、第二移动副、第二上连杆、第二转动副的第二支链Ⅱ，包含依次连接的第三下球副、第三连杆、第三上球副和滑块Ⅲ的第三支链Ⅲ，包含依次连接的第四下球副、第四连杆、第四上球副和四滑块Ⅳ的第四支链Ⅳ,所述第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构相同，所述第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ的结构相同且与第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构不相同，所述动平台和机架均为矩形、动平台的尺寸小于机架的尺寸且水平位于机架的上方，所述机架的四角依次连接有第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱，所述第一支链Ⅰ和第四支链Ⅳ位于一侧，第二支链Ⅱ和第三支琏Ⅲ位于另一侧，对称布置于动平台和机架的前后水平方向的纵向中心面的两侧，所述第一支链Ⅰ的第一球副、第二支链Ⅱ的第二球副、第三支琏Ⅲ的第三下球副和第四支链Ⅳ的第四下球副与动平台的四角依次成矩形可相对三自由度转动地连接，所述第一支链Ⅰ的第一转动副与第一立柱可转动地连接，所述第二支链Ⅱ的第二转动副与第二立柱可转动地连接，所述第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ与第三立柱可相对上下移动地连接，所述第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ与第四立柱可相对上下移动地连接，且所述第一支链Ⅰ的第一转动副、第二支链Ⅱ的第二转动副、第三支琏Ⅲ的第三上球副和第四支链Ⅳ的第四上球副的中心连线构成矩形。

优选的，所述第一立柱上设有第一旋转动力装置，所述第二立柱上设有第二旋转动力装置，所述第三立柱上设有第一驱动机构,所述第四立柱上设有第二驱动机构,所述第一旋转动力装置和第二旋转动力装置的轴心线在水平方向平行且至机架顶面的距离相等，所述第一支链Ⅰ的第一转动副通过第一旋转动力装置与第一立柱可转动地连接，所述第二支链Ⅱ的第二转动副通过第二旋转动力装置与第二立柱可转动地连接，所述第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ通过第一驱动机构与第三立柱可相对上下移动地连接，所述第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ通过第二驱动机构与第四立柱可相对上下移动地连接。