CN101733753B - 含复合球铰的冗余并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含复合球铰的冗余并联机构，包括动平台、底座和连接于动平台与底座之间的三组结构相同的支链，其特征在于：每组支链均包括三个伸缩杆，三个伸缩杆的一端分别经球铰与底座连接，且三个连接点不共线，三个伸缩杆的另一端通过同一个复合球铰和动平台连接，且三组支链与动平台的连接点不共线。本发明选择三组支链9个伸缩杆作为主动关节，动平台即可获得六维运动能力，并且具有较高的承载能力和优良的各向同性度，可适用于高速、高加速、重载等相关领域。
Description
技术领域
本发明属于制造技术领域，具体是涉及一种含复合球铰的冗余并联机构。
背景技术
并联机构与串联机构相比具有一些独特的性能，如刚度高、承载能力高、速度高、驱动电机在机架上而使活动构件的重量轻等，它早已引起了国际上众多学者的关注。但并联机构的几何特性有很大欠缺，如工作空间小以及工作空间内存在奇异位形等，一些关节运动到相应位置时，会使机构自由度退化，失去一个或几个自由度，再加上在工作空间可能存在障碍，机构就无法满足工作要求。
冗余并联机构能够消除奇异位形、避开障碍、克服关节运动限制和改善动态特性，同时具有更高的刚度、更大的承载能力和更大的加速度，因此尤其适合于重载荷和大加速度等应用场合。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用9个输入实现6自由度运动、具有较高刚度和承载能力的含复合球铰的冗余并联机构。其技术方案为：
包括动平台、底座和连接于动平台与底座之间的三组结构相同的支链，其特征在于：每组支链均包括三个伸缩杆，三个伸缩杆的一端分别经球铰与底座连接，且三个连接点不共线，三个伸缩杆的另一端通过同一个复合球铰和动平台连接，且三组支链与动平台的连接点不共线。
所述的含复合球铰的冗余并联机构，每个伸缩杆与底座的连接点均在同一平面上，三组支链与动平台的连接点在同一平面上。
所述的含复合球铰的冗余并联机构，每组支链与底座的三个连接点构成正三角形，三组支链与动平台的连接点构成正三角形。
所述的含复合球铰的冗余并联机构，动平台和底座均具有三个相互正交的平面，每组支链对应连接于动平台和底座的三个相互正交的平面之间，且三组支链与动平台、底座的连接点均不在同一个相互正交的平面上。
所述的含复合球铰的冗余并联机构，每组支链与底座的三个连接点构成正三角形，三组支链与动平台的连接点分别位于动平台的三个相互正交的平面上。
本发明与现有技术相比，其优点为：(1)通过控制动平台上的三个复合球铰的空间位置，动平台即可实现空间六自由度的运动输出，因此具有控制算法简单、动态特性好等优点；(2)采用9个伸缩杆作为驱动关节，实现6维运动输出，大大增强了动平台的刚度和承载能力，能够满足高承载力下精密加工与定位的要求；(3)机构由9条完全一样的支链构成，能效降低加工成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图。
图中：1、球铰2、伸缩杆3、复合球铰4、动平台5、底座
具体实施方式
在图1所示的实施例中：包括动平台4、底座5和连接于动平台4与底座5之间的三组结构相同的支链，每组支链均包括三个伸缩杆2，三个伸缩杆2的一端分别经球铰1与底座5连接，三个伸缩杆2的另一端通过同一个复合球铰3和动平台4连接，动平台4和底座5均具有三个相互正交的平面，每组支链对应连接于动平台4和底座5的三个相互正交的平面之间，且三组支链与动平台4、底座5的连接点均不在同一个相互正交的平面上。每组支链与底座5的三个连接点构成正三角形，三组支链与动平台4的连接点分别位于动平台4的三个相互正交的平面上。
在图2所示的实施例中：包括动平台4、底座5和连接于动平台4与底座5之间的三组结构相同的支链，每组支链均包括三个伸缩杆2，三个伸缩杆2的一端分别经球铰1与底座5连接，三个伸缩杆2的另一端通过同一个复合球铰3和动平台4连接，且每组支链与底座5的三个连接点构成正三角形，九个伸缩杆2与底座5的连接点均在同一平面上，三组支链与动平台4的连接点在同一平面上，并构成正三角形。
Claims (5)
1.一种含复合球铰的冗余并联机构，包括动平台(4)、底座(5)和连接于动平台(4)与底座(5)之间的三组结构相同的支链，其特征在于：每组支链均包括三个伸缩杆(2)，三个伸缩杆(2)的一端分别经球铰(1)与底座(5)连接，且三个连接点不共线，三个伸缩杆(2)的另一端通过同一个复合球铰(3)和动平台(4)连接，且三组支链与动平台(4)的连接点不共线。
2.如权利要求1所述的含复合球铰的冗余并联机构，其特征在于：每个伸缩杆(2)与底座(5)的连接点均在同一平面上，三组支链与动平台(4)的连接点在同一平面上。
3.如权利要求2所述的含复合球铰的冗余并联机构，其特征在于：每组支链与底座(5)的三个连接点构成正三角形，三组支链与动平台(4)的连接点构成正三角形。
4.如权利要求1所述的含复合球铰的冗余并联机构，其特征在于：动平台(4)和底座(5)均具有三个相互正交的平面，每组支链对应连接于动平台(4)和底座(5)的三个相互正交的平面之间，且三组支链与动平台(4)、底座(5)的连接点均不在同一个相互正交的平面上。
5.如权利要求4所述的含复合球铰的冗余并联机构，其特征在于：每组支链与底座(5)的三个连接点构成正三角形，三组支链与动平台(4)的连接点分别位于动平台(4)的三个相互正交的平面上。
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