CN101518898B

CN101518898B - 具有两转一移三自由度的并联机构

Info

Publication number: CN101518898B
Application number: CN2009100975354A
Authority: CN
Inventors: 李秦川; 刘辛军; 武传宇; 胡挺; 胡旭东
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: CN101518898A

Abstract

本发明涉及一种机器人机构中的具有两转一移三自由度的并联机构。目的是提供的机构具有运动学模型简单，易于控制，结构简单、刚度高，制造成本低的特点。技术方案是：具有两转一移三自由度的并联机构，动平台、机架、以及并联连接在动平台与机架之间的第一、第二和第三分支；三个分支中，每一分支从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副和万向铰，其中第三分支在第二单自由度运动副与万向铰之间还增设一转动副；第一分支与第二分支中的两个万向铰的第一根转轴轴线相互平行；三个分支中的三个万向铰的中心点共线；第三分支中万向铰的第一根转轴轴线垂直或者平行于第一分支、第二分支中两个万向铰的第一根转轴轴线。

Description

具有两转一移三自由度的并联机构

技术领域

本发明涉及一种机器人机构，特别是一种具有两转一移三自由度的并联机构。

背景技术：

机构自由度数少于6的少自由度并联机器人是目前国际并联机器人学术界和工业界关注的热点。在实际应用中有相当数量的操作任务所要求的自由度数少于6，此时应用合适的少自由度并联机器人，可以有效地节省系统设计、制造、控制和维护方面的成本。

具有两个转动自由度和一个移动自由度(简称2转1移)的3自由度并联机构是少自由度并联机器人中非常重要的一类。3-PRS/RPS类并联机构是两转一移三自由度并联机构的典型代表，被用作望远镜聚焦装置、运动模拟器、微操作机械手、坐标测量机、加工中心的主轴头等。

现有出版物上所公开的两转一移三自由度并联机构(如US6431802、WO0025976、ZL200610013608.3，EP1123175、CA2349579、DE59905578D、ES2198991T、ZL200710057179.4)都存在运动学模型复杂的问题、导致实时控制、标定困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种两转一移三自由度并联机构，该机构具有运动学模型简单，易于控制，结构简单、刚度高，制造成本低的特点。

本发明提供的技术方案是：

具有两转一移三自由度的并联机构，包括动平台、机架、以及并联连接在动平台与机架之间的第一、第二和第三分支；其特征在于所述第三分支从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副、转动副和万向铰，所述的第一分支、第二分支中，每一分支从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副和万向铰；所述第一分支中的万向铰连接动平台的转动副轴线与第二分支中的万向铰连接动平台的转动副轴线相互平行；第一分支中的万向铰中心点与第二分支中的万向铰中心点的连线经过第三分支中的万向铰中心点，第三分支中万向铰连接动平台的转动副轴线垂直或者平行于第一分支、第二分支中两个万向铰连接动平台的转动副轴线。

第一分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是移动副和转动副，第二分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是移动副和转动副，第三分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是移动副和转动副，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直；或者，第一分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副和移动副，第二分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副和移动副，第三分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副和移动副，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直。

第一分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副和转动副，转动副和转动副的轴线与同一分支中的万向铰连接动平台的转动副的轴线垂直；第二分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副和转动副，转动副和转动副的轴线与同一分支中的万向铰连接动平台的转动副的轴线垂直；第三分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副和转动副；且所述的同一分支中的转动副轴线与转动副轴线相互平行。

第一分支第二单自由度运动副与万向铰之间还增加一转动副，第二分支中的第二单自由度运动副与万向铰之间还增加一转动副，每一分支增加的转动副轴线分别与同一分支中的万向铰连接动平台的转动副轴线垂直；第一分支万向铰中的第二根转轴与第二分支万向铰中的第二根转轴同轴。

每一分支中的单自由度运动副中至少有一个是主动移动副或者主动转动副，主动移动副的驱动机构是电机带动的丝杠机构，或者是直线电机，主动转动副的驱动机构是电机带动的减速机。

具有两转一移三自由度的并联机构，包括动平台、机架、以及连接动平台与机架的第一、第二和第三分支；其特征在于其中第一分支中从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副和球铰，第二分支中从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副和球铰；第三分支从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副、转动副和万向铰；所述第一分支中的球铰中心点和第二分支中的球铰中心点之间的连线经过第三分支中万向铰的中心点。

第三分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是移动副和转动副；所述第一分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是移动副和转动副，第二分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是移动副和转动副，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直，或者，

第一分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副和移动副，第二分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副和移动副，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直，或者，

第一分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副和转动副，第二分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副和转动副，且所述的同一分支中的两个转动副轴线相互平行。

第一分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副和移动副，第二分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副和移动副，第三分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副和移动副，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直。

本发明可实现空间的两个转动自由度和一个移动自由度，其中一个转动自由度是动平台可绕第一、第二分支中与动平台相连的两个万向铰中心点的连线发生转动，另一个转动自由度是动平台可绕经过第三分支与动平台相连的万向铰中心点，且与第一、第二分支中转动副轴线平行的直线发生转动；移动自由度是动平台可在垂直方向发生移动。其运动学模型简单，易于控制、标定；另外由于结构简单可靠、刚度高，制造成本得以降低，，可应用于并联机器人、并联机床等场合。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体结构示意图。

图2是本发明实施例2的立体结构示意图。

图3是本发明实施例3的立体结构示意图。

图4是本发明实施例4的立体结构示意图。

图5是本发明实施例5的立体结构示意图。

图6是本发明实施例6的立体结构示意图。

图7是本发明实施例7的立体结构示意图。

图8是本发明实施例8的立体结构示意图。

图9是本发明实施例9的立体结构示意图。

图10是本发明实施例10的立体结构示意图。

图11是本发明各实施例中的万向铰的结构简图。

图中：11-机架，21-机架，31-机架，4-动平台；

第一分支中：12-移动副，13-连杆，14-转动副，15-连杆，16-转动副，17-连杆，18-万向铰，18a-万向铰18的第一根转轴，18b-万向铰18的第二根转轴，111-转动副，112-连杆，113-移动副，114-连杆，116-转动副；

第二分支中：22-移动副，23-连杆，24-转动副，25-连杆，26-转动副，27-连杆，28-万向铰，28a-万向铰28的第一根转轴，28b-万向铰28的第二根转轴，211-转动副，212-连杆，213-移动副，214-连杆，216-转动副；

第三分支中：32-移动副，33-连杆，34-转动副，35-连杆，36-转动副，37-连杆，38-万向铰，38a-万向铰38的第一根转轴，38b-万向铰38的第二根转轴，311-转动副，312-连杆，313-移动副，314-连杆，316-转动副。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例进一步说明。

以下各实施例中，所述每个分支的万向铰中的两个转动副的轴线相互垂直且相交；所述的万向铰的中心点即为万向铰中两个转动副轴线的交点；所述的万向铰18、万向铰28和万向铰38中的第一根转轴，是万向铰分别直接连接动平台的转动副18a、转动副28a和转动副38a；万向铰18、万向铰28和万向铰38中的第二根转轴(即转动副18b、转动副28b和转动副38b)则与每一分支中的第二单自由度运动副连接，或通过一转动副与每一分支中的第二单自由度运动副连接；所述的移动副轴线是指与移动副的运动方向平行的直线，转动副轴线是指转动副转动时所围绕转动的中心线。此外，每一分支中的单自由度运动副中至少有一个是主动移动副或主动转动副，所述的主动移动副的驱动机构是电机带动的丝杠机构，或者是直线电机，主动转动副的驱动机构是电机带动的减速机。以上所述均为一般机器人机构的常规设计。

实施例1：

如图1所示，动平台4通过三个结构相同的分支与机架11、21和31连接，分支中移动副12、22、32互不平行且分别与机架11、21和31连接，连杆13、23、33的一端分别与移动副12、22、32连接，连杆13、23、33的另一端分别与转动副14、24、34连接、且转动副14、24、34的轴线分别与移动副12、22、32的轴线垂直，连杆15、25、35的一端分别与转动副14、24、34连接，连杆15、25、35的另一端分别与转动副16、26、36连接，连杆17、27、37的一端分别与转动副16、26、36连接，连杆17、27、37的另一端分别与万向铰18、28、38的第二根转轴18b、28b、38b连接，动平台4分别与万向铰18、28、38的第一根转轴18a、28a、38a连接；万向铰18的第一根转轴18a，万向铰28的第一根转轴28a垂直于动平台的平面，万向铰18的第二根转轴18b与万向铰28的第二根转轴28b共轴重合，且平行于动平台的平面；万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于第三分支第一转动副34的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；万向铰18的中心点(转轴18a和18b的交点)，万向铰28的中心点(转轴28a和28b的交点)，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例2：

如图2所示，动平台4通过三个结构相同的分支与机架11、21和31连接，转动副111、211、311分别与机架11、21和31连接，连杆112、212、312一端分别与转动副111、211、311连接，连杆112、212、312另一端分别与移动副113、213、313连接，连杆114、214、314的一端分别与移动副113、213、313连接，连杆114、214、314的另一端分别与转动副16、26、36连接，连杆17、27、37的一端分别与转动副16、26、36连接，连杆17、27、37的另一端分别与万向铰18、28、38的第二根转轴18b、28b、38b连接，动平台4分别与万向铰18、28、38的第一根转轴18a、28a、38a连接；万向铰18的第一根转轴18a，万向铰28的第一根转轴28a垂直于动平台的平面，万向铰18的第二根转轴18b与万向铰28的第二根转轴28b共轴重合，且平行于动平台的平面，万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副36的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；万向铰18的中心点(转轴18a和18b的交点)，万向铰28的中心点(转轴28a和28b的交点)，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例3：

如图3所示，动平台4通过三个结构相同的分支与机架11、21和31连接，转动副111、211、311分别与机架11、21和31连接，连杆112、212、312一端分别与转动副111、211、311连接，连杆112、212、312另一端分别与转动副116、216、316连接、连杆15、25、35的一端分别与转动副116、216、316连接，连杆15、25、35的另一端分别与转动副16、26、36连接，连杆17、27、37的一端分别与转动副16、26、36连接，连杆17、27、37的另一端分别与万向铰18、28、38的第二根转轴18b、28b、38b连接，动平台4分别与万向铰18、28、38的第一根转轴18a、28a、38a连接；万向铰18的第一根转轴18a，万向铰28的第一根转轴28a垂直于动平台的平面，万向铰18的第二根转轴18b与万向铰28的第二根转轴28b共轴重合，且平行于动平台的平面，万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副36的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；万向铰18的中心点(转轴18a和18b的交点)，万向铰28的中心点(转轴28a和28b的交点)，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例4：

如图4所示，动平台4通过三个分支与机架11，21，31连接，分支中移动副12、22、32互不平行且分别与机架11、21、31连接，连杆13、23、33的一端分别与移动副12、22、32连接，连杆13、23、33的另一端分别与转动副14、24、34连接、且转动副14、24、34的轴线分别与移动副12、22、32的轴线垂直，连杆15、25、35的一端分别与转动副14、24、34连接，连杆15、25的另一端分别与球铰19、29连接，连杆35的另一端与转动副36连接，连杆37的一端与转动副36连接，连杆37的另一端与万向铰38的第二根转轴38b连接，动平台4分别与球铰19、29和万向铰38的第一根转轴38a连接；万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副34的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；球铰19的球心，球铰29的球心，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例5：

如图5所示，动平台4通过三个分支与机架11、21和31连接，转动副111、211分别与机架11、21连接，连杆112、212一端分别与转动副111、211连接，连杆112、212另一端分别与移动副113、213连接，连杆114、214的一端分别与移动副113、213连接，连杆114、214的另一端分别与球铰19、29连接；分支中移动副32与机架31连接，连杆33的一端与移动副32连接，连杆33的另一端与转动副34连接、且转动副34的轴线与移动副32的轴线垂直，连杆35的一端与转动副34连接，连杆35的另一端与转动副36连接，连杆37的一端与转动副36连接，连杆37的另一端与万向铰38的第二根转轴38b连接，动平台4分别与球铰19、29和万向铰38的第一根转轴38a连接；万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副36的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；球铰19的球心，球铰29的球心，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例6：

如图6所示，动平台4通过三个分支与机架11、21和31连接，转动副111、211分别与机架11、21连接，连杆112、212一端分别与转动副111、211连接，连杆112、212另一端分别与转动副116、216连接、连杆15、25的一端分别与转动副116、216连接，连杆15、25的另一端分别与球铰19、29连接，分支中移动副32与机架31连接，连杆33的一端与移动副32连接，连杆33的另一端与转动副34连接、且转动副34的轴线与移动副32的轴线垂直，连杆35的一端与转动副34连接，连杆35的另一端与转动副36连接，连杆37的一端与转动副36连接，连杆37的另一端与万向铰38的第二根转轴38b连接，动平台4分别与球铰19、29和万向铰38的第一根转轴38a连接；万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副34的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；球铰19的球心，球铰29的球心，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例7：

如图7所示，动平台4通过三个分支与机架11、21和31连接，转动副111、211、311分别与机架11、21和31连接，连杆112、212、312一端分别与转动副111、211、311连接，连杆112、212、312另一端分别与移动副113、213、313连接，连杆114、214、314的一端分别与移动副113、213、313连接、连杆114、214的另一端分别与球铰19、29连接，连杆314的另一端与转动副36连接，连杆37的一端与转动副36连接，连杆37的另一端与万向铰38的第二根转轴38b连接，动平台4分别与球铰19、29和万向铰38的第一根转轴38a连接；万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副36的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；球铰19的球心，球铰29的球心，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例8：

如图8所示，动平台4与机架11、21、31通过三个分支连接，分支中移动副12、22、32互不平行且分别与机架11、21、31连接，连杆13、23、33的一端分别与移动副12、22、32连接，连杆13、23、33的另一端分别与转动副14、24、34连接、且转动副14、24、34的轴线分别与移动副12、22、32的轴线垂直，连杆15、25、35的一端分别与转动副14、24、34连接，连杆15、25的另一端分别与万向铰110的第二根转轴110b、万向铰210的第二根转轴210b连接，连杆35的另一端与转动副36连接，连杆37的一端与转动副36连接，连杆37的另一端与万向铰38的第二根转轴38b连接，动平台4分别与万向铰110的第一根转轴110a、万向铰210的第一根转轴210a和万向铰38的第一根转轴38a连接；万向铰110的第一根转轴110a和万向铰210的第一根转轴210a重合，且平行于动平台的平面，万向铰110的第二根转轴110b和万向铰210的第二根转轴210b平行，且平行于转动副14、24的轴线；万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副36的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；万向铰110的中心点(转轴110a和110b的交点)，万向铰210的中心点(转轴210a和210b的交点)，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例9：

如图9所示，动平台4通过三个分支与机架11、21和31连接，转动副111、211、311分别与机架11、21和31连接，连杆112、212、312一端分别与转动副111、211、311连接，连杆112、212、312另一端分别与移动副113、213、313连接；连杆114、214、314的一端分别与移动副113、213、313连接，连杆114、214的另一端分别与万向铰110的第二根转轴110b、万向铰210的第二根转轴210b连接；连杆314的另一端与转动副36连接，连杆37的一端与转动副36连接，连杆37的另一端与万向铰38的第二根转轴38b连接；动平台4分别与万向铰110的第一根转轴110a、万向铰210的第一根转轴210a和万向铰38的第一根转轴38a连接；万向铰110的第一根转轴110a和万向铰210的第一根转轴210a重合，且平行于动平台的平面，万向铰110的第二根转轴110b和万向铰210的第二根转轴210b平行，且平行于转动副111、211的轴线；万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副36的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；万向铰110的中心点(转轴110a和110b的交点)，万向铰210的中心点(转轴210a和210b的交点)，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

实施例10：

如图10所示，动平台4通过三个分支与机架11、21和31连接，转动副111、211、311分别与机架11、21和31连接，连杆112、212、312一端分别与转动副111、211、311连接，连杆112、212、312另一端分别与转动副116、216、316连接，连杆15、25、35的一端分别与转动副116、216、316连接，连杆15、25另一端分别与万向铰110的第二根转轴110b、万向铰210的第二根转轴210b连接，连杆35的另一端与转动副36连接，连杆37的一端与转动副36连接，连杆37的另一端与万向铰38的第二根转轴38b连接；动平台4分别与万向铰110的第一根转轴110a、万向铰210的第一根转轴210a和万向铰38的第一根转轴38a连接；万向铰110的第一根转轴110a和万向铰210的第一根转轴210a重合，且平行于动平台，万向铰110的第二根转轴110b和万向铰210的第二根转轴210b平行，且平行于转动副111、211的轴线；万向铰38的第一根转轴38a平行于动平台的平面，且垂直于转动副36的轴线，万向铰38的第二根转轴38b垂直于动平台的平面；万向铰110的中心点(转轴110a和110b的交点)，万向铰210的中心点(转轴210a和210b的交点)，和万向铰38的中心点(转轴38a和38b的交点)在同一直线上。

上述实施例中，根据机构学中运动副等效原理，第一分支和第二分支中的转动副与万向铰之间的连杆长度可以为零，转动副与万向铰可以用一个球铰替代，该球铰中心点为万向铰中心点。因此，实施例1和实施例2分别变形为实施例4和实施例7。

根据机构学消极运动副判别原理，可知第一分支和第二分支的万向铰中垂直于动平台的第一转轴为消极转轴，不发生转动，去掉该转轴并不影响机构的整体自由度。去掉该转轴后，再根据机构学中运动副等效原理，第一分支和第二分支中的转动副与原有万向铰第二转轴之间的连杆长度可以为零，转动副与原有万向铰的第二转轴可以用一个新万向铰替代。因此，实施例1、实施例2和实施例3分别变形为实施例8、实施例9和实施例10；也可反向表述为：实施例8、实施例9和实施例10分别增加一转动副后形成实施例1、实施例2和实施例3。

Claims

1.具有两转一移三自由度的并联机构，包括动平台(4)、机架(11、21、31)、以及并联连接在动平台与机架之间的第一、第二和第三分支；其特征在于所述第三分支从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副、转动副(36)和万向铰(38)，所述的第一分支、第二分支中，每一分支从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副和万向铰；所述第一分支中的万向铰(18)连接动平台的转动副轴线(18a)与第二分支中的万向铰(28)连接动平台的转动副轴线(28a)相互平行；第一分支中的万向铰(18)中心点与第二分支中的万向铰(28)中心点的连线经过第三分支中的万向铰(38)的中心点，第三分支中万向铰(38)连接动平台的转动副(38a)轴线垂直或者平行于第一分支、第二分支中两个万向铰(18)、(28)连接动平台的转动副轴线(18a)、(28a)。

2.根据权利要求1所述的具有两转一移三自由度的并联机构，其特征在于第一分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是移动副(12)和转动副(14)，第二分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是移动副(22)和转动副(24)，第三分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是移动副(32)和转动副(34)，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直；或者，第一分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副(111)和移动副(113)，第二分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副(211)和移动副(213)，第三分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副(311)和移动副(313)，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直。

3.根据权利要求1所述的具有两转一移三自由度的并联机构，其特征在于第一分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副(111)和转动副(116)，转动副(111)和转动副(116)的轴线与同一分支中的万向铰(110)连接动平台的转动副(110a)的轴线垂直；第二分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副(211)和转动副(216)，转动副(211)和转动副(216)的轴线与同一分支中的万向铰(210)连接动平台的转动副(210a)的轴线垂直；第三分支中的第一单自由度运动副、第二单自由度运动副分别是转动副(311)和转动副(316)；且所述的同一分支中的转动副轴线与转动副轴线相互平行。

4.根据权利要求2或3所述的具有两转一移三自由度的并联机构，其特征在于所述第一分支第二单自由度运动副与万向铰(18)之间还增加第二转动副(16)，第二分支中的第二单自由度运动副与万向铰(28)之间还增加第三转动副(26)，第二转动副(16)的轴线与第一分支中的万向铰(18)连接动平台的转动副轴线(18a)垂直，第三转动副(26)的轴线与第二分支中的万向铰(28)连接动平台的转动副轴线(28a)垂直；第一分支万向铰(18)中的第二根转轴(18b)与第二分支万向铰(28)中的第二根转轴(28b)同轴。

5.根据权利要求2或3所述的具有两转一移三自由度的并联机构，其特征在于每一分支中的单自由度运动副中至少有一个是主动移动副或者主动转动副，主动移动副的驱动机构是电机带动的丝杠机构，或者是直线电机，主动转动副的驱动机构是电机带动的减速机。

6.根据权利要求4所述的具有两转一移三自由度的并联机构，其特征在于每一分支中的单自由度运动副中至少有一个是主动移动副或者主动转动副，主动移动副的驱动机构是电机带动的丝杠机构，或者是直线电机，主动转动副的驱动机构是电机带动的减速机。

7.具有两转一移三自由度的并联机构，包括动平台(4)、机架(11、21、31)、以及连接动平台与机架的第一、第二和第三分支；其特征在于其中第一分支中从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副和球铰(19)，第二分支中从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副和球铰(29)；第三分支从机架到动平台依次连接有第一单自由度运动副、第二单自由度运动副、转动副(36)和万向铰(38)；所述第一分支和第二分支中的球铰(19)中心点与球铰(20)中心点之间的连线经过第三分支中万向铰(38)的中心点。

8.根据权利要求7所述的具有两转一移三自由度的并联机构，其特征在于第三分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是移动副(32)和转动副(34)；所述第一分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是移动副(12)和转动副(14)，第二分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是移动副(22)和转动副(24)，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直，或者，

第一分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副(111)和移动副(113)，第二分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副(211)和移动副(213)，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直，或者，

第一分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副(111)和转动副(116)，第二分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副(211)和转动副(216)，且所述的同一分支中的两个转动副轴线相互平行。

9.根据权利要求7所述的具有两转一移三自由度的并联机构，其特征在于第三分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副(311)和移动副(313)，第一分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副(111)和移动副(113)，第二分支中的第一单自由度运动副和第二单自由度运动副分别是转动副(211)和移动副(213)，且所述的同一分支中的移动副轴线与转动副轴线相互垂直。

10.根据权利要求7或8或9所述的具有两转一移三自由度的并联机构，其特征在于每一分支中的单自由度运动副中至少有一个是主动移动副或者主动转动副，主动移动副的驱动机构是电机带动的丝杠机构，或者是直线电机，主动转动副的驱动机构是电机带动的减速机。