CN102962840A - 一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构，其有定、动两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支，每条活动分支均由一个与定平台相连的定平台移动副、一个与动平台相连的动平台移动副以及连接定平台移动副和动平台移动副的一个三自由度球面子链构成，该球面子链包含三个轴线汇交于一点的转动副，其交点为分支中心点；上述三条分支的中心点构成一个中间平面，上述定、动两平台关于该中间平面对称，上述定平台移动副和动平台移动副分别与定、动两平台倾斜布置。本发明采用对称的结构，且可以实现绕中间对称平面内的任意一条轴线或任意一点的连续转动，能有效地避免伴随运动的发生，给机构的运动控制带来很大方便，具有广阔的应用前景。

Description

一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构
技术领域 本发明涉及机器人领域，特别涉及一种并联机构。
背景技术  具有两个转动自由度和一个移动自由度的并联机构在机械工业领域有着广泛的应用。
通常两转一移并联机构的转动和移动之间是会相互影响的。在一些两转一移并联机构中，机构的动平台没有某个方向的移动自由度，但动平台的中心点却可以发生这个方向的移动。学者们将机构中的这种在非自由度方向上的移动称为“伴随运动”。伴随运动的存在会对机构的轨迹标定和轨迹规划带来不便，并且增加控制的复杂度。因此，通过合理的设计来减少或消除机构的伴随运动是在进行机构设计时需要解决的一个问题。
很多学者曾针对两转一移并联机构中的伴随运动问题进行过专门的研究，并设计出了一些没有伴随运动的机构（CN101518898A，CN101497167A）。但这些机构都采用的是非对称的结构形式，机构不具有各向同性，且制造和维护成本较高。
发明内容  本发明的目的在于提供一种成本低、各向同性较好的并具有对称结构且无伴随运动的并联机构。本发明由定、动两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支构成，这三条活动分支均由一个与定平台相连的定平台移动副、一个与动平台相连的动平台移动副以及连接定平台移动副和动平台移动副的一个三自由度球面子链构成。该球面子链包含三个转动副，该三个转动副的轴线相交于空间一点，该点为球面子链的中心点，上述三条分支中的球面子链的中心点构成一个中间平面。上述定、动两平台为全等的三角形，且关于该中间平面对称，每条分支中的定平台移动副和动平台移动副也关于该中间平面对称，上述定平台移动副和动平台移动副分别与定、动两平台倾斜布置。上述球面子链也可以替换为一个球副。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、制造和维护成本较低；
2、本发明的三个分支完全相同，是一种对称的三自由度并联机构，在运动过程中具有很好的各向同性；
3、本发明的动平台可以实现绕定、动两平台的中间对称平面内的任意一条轴线或任意一点的连续转动，能有效地避免伴随运动的发生，给机构的运动控制带来很大方便，具有广阔的应用前景。
附图说明：
图1是本发明实施例1的立体示意图。
图2是本发明实施例2的立体示意图。
具体实施方式：
实施例1
在图1所示的一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构的立体示意图中，
三条结构完全相同的活动分支是由两个移动副、三个转动副和连接它们的连杆组成，其中三个转动副构成一个三自由度球面子链。每条分支上的定平台移动副P1与定平台1连接，并与定平台倾斜布置，该定平台移动副P1通过连杆2与转动副R2连接，该转动副R2通过连杆3与转动副R3连接，该转动副R3通过连杆4与转动副R4连接，该转动副R4通过连杆5与动平台移动副P5连接，该动平台移动副P5与动平台连接，并与动平台倾斜布置。上述球面子链的R2、R3、R4三个转动副的轴线相交于该球面子链的中心O1，上述三条分支中球面子链的中心点O1、O2、O3构成一个中间平面，上述定、动两平台为全等的三角形，且关于上述中间平面对称，每条分支中的定平台移动副P1和动平台移动副P5也关于该中间平面对称。
实施例2
在图2所示的一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构的立体示意图中，
三条结构完全相同的活动分支是由两个移动副、一个球副和连接它们的连杆组成，每条活动分支上的定平台移动副P1与定平台1相连，并与定平台倾斜布置，该定平台移动副P1通过连杆2与球副S2连接，该球副S2通过连杆3与动平台移动副P5连接，该动平台移动副P5与动平台6连接，并与动平台倾斜布置。上述三条活动分支中的三个球副的中心点构成一个中间平面，上述定、动两平台为全等的三角形，且关于上述中间平面对称，每条分支中的定平台移动副P1和动平台移动副P5也关于该中间平面对称。

Claims (2)

1.一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构，其有定、动两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支，其特征在于：上述三条活动分支均由一个与定平台相连的定平台移动副、一个与动平台相连的动平台移动副以及连接定平台移动副和动平台移动副的一个三自由度球面子链构成，该球面子链包含三个转动副，该三个转动副的轴线相交于空间一点，该点为球面子链的中心点，上述三个分支中的球面子链的中心点构成一个中间平面，上述定、动两平台为全等的三角形，且关于该中间平面对称，每条分支中的定平台移动副和动平台移动副也关于该中间平面对称，上述定平台移动副和动平台移动副分别与定、动两平台倾斜布置。
2.根据权利要求1所述的一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构，其特征在于：上述每条活动分支中的三自由度球面子链可以替换为一个球副。
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