CN103203740B - 一种两自由度运动解耦并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种两自由度运动解耦并联机构，其主要包括定平台、动平台和连接这两个平台的三个分支。其中，第一分支中的虎克铰连接定平台和动平台；第二分支中的连杆一的一端通过转动副与动平台连接，该连杆一的另一端通过另一个转动副与连杆二的一端连接，该连杆二的另一端通过虎克铰与定平台连接；第三分支中的连杆三的一端通过虎克铰与动平台连接，该连杆三的另一端通过转动副与连杆四的一端连接，该连杆四的另一端通过转动副与定平台连接。本发明结构简单、稳定性好、动平台的两个转动完全解耦，易于控制，可广泛用于机器人、航天航空、太阳能、医学、军事等领域。

Description

一种两自由度运动解耦并联机构
技术领域  本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机器人机构。
背景技术  并联机构与串联机构在结构和性能上呈对偶关系，具有刚度大、精度高、载荷自重比高等优点，在诸多领域如虚拟轴机床、微动操作台、各种运动模拟器、传感器得到广泛应用。转动并联机构即动平台可以实现纯转动运动，其作为并联机构的重要分支，在雷达、机器人、照相机、医疗器械、太阳能面板、导弹发射等需要空间定向领域应用广泛，从而引起了国内外众多学者的关注。
然而，并联机构为完成期望运动输出通常需要所有驱动构件相互协调运动，这给控制带来了不小的麻烦。随着并联机构研究的逐步深入，其内部耦合性的存在给其理论分析和实际应用所带来的困难愈发凸显。解耦并联机构其运动可以实现解耦，并且机构解耦程度越高其运动学、动力学分析越简单易解，可极大简化机器人的控制与轨迹规划问题。追求输入与输出变量间的解耦特性是构型综合的目标之一，越来越受到重视。现有的解耦两自由度转动机构多含有两个分支，刚度比较低，承重能力较差；一些三分支的转动机构中含有球副、移动副等，不利于加工和装配，精度比较低。克服现有机构的弊端，提出结构功能各异的新型机构是机构学发展的要求，也是现代化工农业高速发展和行业竞争的需求。
发明内容  本发明的目的在于提供一种结构简单、装配容易、可以实现纯转动运动的两自由度运动解耦并联机构。本发明主要包括定平台、动平台和连接这两个平台的三个分支。其中，第一分支中的虎克铰连接定平台和动平台；第二分支中的连杆一的一端通过转动副与动平台连接，该连杆一的另一端通过另一个转动副与连杆二的一端连接，该连杆二的另一端通过虎克铰与定平台连接；第三分支中的连杆三的一端通过虎克铰与动平台连接，该连杆三的另一端通过转动副与连杆四的一端连接，该连杆四的另一端通过转动副与定平台连接。第一分支中虎克铰的一条轴线与第二分支中虎克铰的一条轴线共线；上述第二分支中的虎克铰的另一条轴线与该分支中另外两个转动副和的轴线保持平行；上述第一分支中的虎克铰的另一条轴线与第三分支中的虎克铰的一条轴线共线；上述第三分支中的虎克铰的另一条轴线与该分支中的两个转动副的轴线保持平行。该机构有两个自由度，动平台可以实现两个转动运动，且两个运动完全解耦。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、动平台可实现两个纯转动运动，且两运动完全解耦。
2、机构由三个分支构成，灵活性高，机构刚度大，稳定性好。
3、分支中只含有转动副，结构简单，加工方便，装配容易。具有很好的运动学性能、高的灵活性和刚度。
4、其运动学正、反解十分简单，使其控制极为容易，并且具有很好的运动学性能、较大的工作空间。可广泛用于可广泛用于机器人、航天航空、太阳能、医学、军事等领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意简图。
具体实施方式
在图1所示的一种两自由度运动解耦并联机构示意图中，第一分支中的虎克铰2连接定平台1和动平台2；第二分支中的连杆一5的一端通过转动副4与动平台连接，该连杆一的另一端通过另一个转动副6与连杆二7的一端连接，该连杆二的另一端通过虎克铰8与定平台连接；第三分支中的连杆三10的一端通过虎克铰9与动平台连接，该连杆三的另一端通过转动副11与连杆四12的一端连接，该连杆四的另一端通过转动副13与定平台连接。第一分支中虎克铰的一条轴线与第二分支中虎克铰的一条轴线共线；上述第二分支中的虎克铰的另一条轴线与该分支中另外两个转动副和的轴线保持平行；上述第一分支中的虎克铰的另一条轴线与第三分支中的虎克铰的一条轴线共线；上述第三分支中的虎克铰的另一条轴线与该分支中的两个转动副的轴线保持平行。

Claims (2)

1.一种两自由度运动解耦并联机构，其主要包括动平台、定平台和连接这两个平台的三个分支，第一分支中的虎克铰连接定平台和动平台，其特征在于：第二分支中的连杆一的一端通过转动副与动平台连接，该连杆一的另一端通过另一个转动副与连杆二的一端连接，该连杆二的另一端通过虎克铰与定平台连接；第三分支中的连杆三的一端通过虎克铰与动平台连接，该连杆三的另一端通过转动副与连杆四的一端连接，该连杆四的另一端通过转动副与定平台连接。
2.根据权利要求1所述的一种两自由度运动解耦并联机构，其特征在于：所述第一分支中虎克铰的一条轴线与第二分支中虎克铰的一条轴线共线；所述第二分支中的虎克铰的另一条轴线与该分支中另外两个转动副的轴线保持平行；所述第一分支中的虎克铰的另一条轴线与第三分支中的虎克铰的一条轴线共线；所述第三分支中的虎克铰的另一条轴线与该分支中的两个转动副的轴线保持平行。
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