CN103895009A - 三自由度球心可调球面并联机构 - Google Patents

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CN103895009A CN201410160309.7A CN201410160309A CN103895009A CN 103895009 A CN103895009 A CN 103895009A CN 201410160309 A CN201410160309 A CN 201410160309A CN 103895009 A CN103895009 A CN 103895009A
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林光春
姚翔
豆依玲
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Abstract

本发明属于机器人和机械设计制造领域。本发明提出一种通过改变开尾销联接位置来调节形心连杆长度，能完成多个任务要求的三自由度球心可调球面并联机构。将三个结构相同的直线驱动分支链分别用虎克铰与固定平台联接，用球铰与活动平台联接，驱动分支链中间各用一个驱动移动副来改变运动时各支链的长度。形心连杆与活动平台形心用球铰联接，与固定平台形心固联在一起，通过在不同位置销孔上插入开尾销来调节杆长。除具有一般球面并联机构的特点外，还具有机构相对简单，结构对称，工作空间较大，柔性较好等特点。本发明可设计出各种用途的可调球面并联机构，广泛应用于机器人的腕关节、手术机器人、卫星定向装置、机械加工的回转工作台和激光扫描装置等。

Description

三自由度球心可调球面并联机构
技术领域
本发明涉及机器人和机械设计制造领域。
背景技术
可调机构比一般机构更具柔性，且可靠性高、精确度好、容易制造和维修。球面并联机构具有结构紧凑、刚度大、承载能力强、位置误差不累积等特点。可调球面并联机构结合了可调机构和球面并联机构的优点，且具有较大的工作空间、能使输出构件完成多个任务要求，因此可广泛应用于机器人的腕关节、腹腔外科手术机器人、卫星定向装置、机械加工的回转工作台、灵活眼、牙颌模型的激光扫描装置、眼科手术中视网膜抗凝剂的注射装置以及踝关节修复等。
发明内容
本发明提出了一种改变开尾销联接位置来调节上下平台形心连杆长度，从而达到改变球心位置，完成多个任务要求的三自由度可调球面并联机构。根据活动平台的不同位置和姿态要求，通过调节上下形心连杆长度和分别驱动三条支链的移动副，可快速可靠地执行活动平台的输出操作。该发明具有机构相对简单，结构对称，工作空间较大，柔性较好等特点。本发明的技术解决技术方案是：将三条支链分别用虎克铰与固定平台联接，用球铰与活动上平台联接，三条驱动支链上各有一个移动副。将固定平台形心与活动平台形心用连杆联接，该形心连杆与固定下平台固联在一起，与活动上平台用球铰联接。形心连杆由上、下形心连杆采用开尾销连接的方式来构成，通过在不同位置销孔上插入开尾销来调节杆长。本发明的有益效果是：引入改变开尾销联接位置的可调节方式，可方便调整固定平台形心和活动平台形心的距离，从而满足实际应用中不同球心位置的要求，增加机构的柔性。
附图说明
图1为本发明三自由度球心可调球面并联机构的机构简图。其中：A1A2A3—固定平台；B1B2B3—活动平台；O1O2—形心连杆；A1B1、A2B2、A3B3—驱动支链。图2为本发明三自由度球心可调球面并联机构中形心连杆可调节处的局部结构示意图。图3为本发明三自由度球心可调球面并联机构的三维效果图。
具体实施方式
如图1所示机构简图是本发明公开的一个具体实施例子，三个直线驱动分支运动链结构相同，呈正三角形对称分布，直线驱动分支下端用虎克铰与固定平台联接，上端用球铰与活动上平台联接，中间各用一个驱动移动副来改变运动时各支链的长度li（i=1,2,3），驱动移动副由液压直线移动驱动装置或电动机与螺旋副组成的直线移动驱动装置构成，其轴线通过虎克铰和球副的中心。形心连杆O1O2联接于上下平台的形心处，O1与固定平台垂直固联，O2通过球铰与动平台相联，且在O1O2上利用开尾销连接来调节O1O2的长度，实现调节球心位置的目的。 

Claims (3)

1.一种三自由度球心可调球面并联机构，由活动平台、固定平台、三条直线驱动支链和一形心连杆组成，其特征是：三个直线驱动分支运动链结构相同且呈正三角形对称分布，三条支链分别用虎克铰与固定平台联接，用球铰与活动上平台联接，三条驱动支链上各有一个移动副，驱动移动副轴线与球副中心重合；固定平台形心与活动平台形心用连杆联接，形心连杆与固定下平台垂直固联在一起，与活动上平台用球铰联接。
2.形心连杆由上、下形心连杆采用开尾销连接的方式来构成，通过在不同位置销孔上插入开尾销来调节杆长。
3.权利要求1所述的球心可调球面并联机构，其特征是：驱动移动副由液压直线移动驱动装置或电动机与螺旋副组成的直线移动驱动装置构成。
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