[发明专利]一种具有二维平动一维转动自由度的高速并联机械手

摘要

本发明公开了一种具有二维平动一维转动自由度的高速并联机械手，包括固定架、动平台及四个结构相同的运动支链，每个运动支链均包括一个近架杆和两个平行等长的远架杆，其中两个相邻运动支链的近架杆转轴上设有一对啮合的锥齿轮，从而限制动平台仅在该两运动支链的对称面内作二维平动；动平台包括一个主平台和两个副平台，两个副平台通过两组平行等长连杆分别与主平台转动连接；在主平台上转动连接一个小齿轮和两个与之啮合的齿扇，两个齿扇分别与两平行连杆固接，在驱动装置的作用下，主平台与两个副平台发生平行错动，带动平行连杆和齿扇，将运动转化为小齿轮和末端执行器的旋转运动。本发明具有结构刚性好、使用寿命长且结构简单的特点。

主权项

一种具有二维平动一维转动自由度的高速并联机械手，包括固定架(2)、动平台(8)及对称布置在所述固定架(2)与动平台(8)之间的结构相同的运动支链a、运动支链b、运动支链c和运动支链d；所述固定架(2)上固接有第一驱动装置(1a)、第二驱动装置(1c)和第三驱动装置(1d)；每个运动支链均分别包括近架杆和两个平行且等长的远架杆；所述动平台(8)包括水平布置的一个主平台(10)和两个副平台(12、13)，所述两个副平台(12、13)各自通过两个平行连杆(11a、11b)和(11c、11d)与所述主平台(10)转动连接，构成两个由所述副平台(12)、所述主平台(10)和所述平行连杆组成的平行四边形结构；在所述主平台(10)上转动连接一个末端执行器(17)；所述末端执行器(17)上固接有一个小齿轮(16)，主平台(10)上布置有两个均与所述小齿轮(16)啮合的齿扇(14、15)，两个齿扇(14、15)的旋转轴分别与主平台(10)上两个平行连杆的转动轴重合，所述两个齿扇(14、15)和所述小齿轮(16)构成角度放大机构；所述动平台(10)上固接有第一下连接轴(9a)和第二下连接轴(9b)，两个副平台(12、13)上分别固接有第三下连接轴(9c)和第四下连接轴(9d)；其特征在于，运动支链a中的近架杆(3a)的一端与第一驱动装置(1a)固接，并固接有第一转轴(6a)，该近架杆(3a)的另一端固接有第一上连接轴(4a)；所述运动支链a中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与所述上连接轴(4a)球铰接，其另一端分别与所述第一下连接轴(9a)球铰接；所述第一上连接轴(4a)、所述第一下连接轴(9a)与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；所述驱动装置(1a)为与其固接的近架杆(3a)提供一个转动或移动自由度；运动支链b中的近架杆(3b)的一端固接有第二转轴(6b)，该近架杆(3b)的另一端固接有第二上连接轴(4b)；所述运动支链b中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第二上连接轴(4b)球铰接，其另一端分别与第二下连接轴(9b)球铰接；所述第二上连接轴(4b)、所述第二下连接轴(9b)与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；所述第一转轴(6a)和所述第二转轴(6b)的转动轴线与各自所属支链内的近架杆的转动轴线重合，并汇交于一点；所述第一转轴(6a)和第二转轴(6b)的端部设有相互啮合的第一锥齿轮(7a)和第二锥齿轮(7b)，第一锥齿轮(7a)和第二锥齿轮(7b)结构相同，每个锥齿轮的旋转轴线与所在转轴的轴线重合并汇交于一点；运动支链c中的近架杆(3c)的一端与第二驱动装置(1c)固接，其另一端固接有第 三上连接轴(4c)；所述运动支链c中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第三上连接轴(4c)球铰接，其另一端分别第三下连接轴(9c)球铰接；运动支链d中的近架杆(3d)的一端与第三驱动装置(1d)固接，其另一端固接有第四上连接轴(4d)；所述运动支链d中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第四上连接轴(4d)球铰接，其另一端分别第四下连接轴(9d)球铰接；运动支链a和运动支链b在第一驱动装置(1a)的驱动下，实现所述主平台(10)在运动支链a和运动支链b的对称面内作二维平动；在第一驱动装置(1a)、第二驱动装置(1b)和第三驱动装置(1c)的共同作用下，主平台(10)与两个副平台(12)之间发生平行错动，带动平行连杆(11a、11b、11c、11d、)相对于主平台(10)转动，两个齿扇(14、15)同时与小齿轮(16)啮合，将上述运动转化为末端执行器(17)的旋转运动。