CN104029196A - 一种三转动一移动对称四自由度并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种三转动一移动四自由度对称并联机构，包括固定基座、动平台和连接固定基座与动平台的四个结构相同的分支，该四个分支的下端分别分布在固定基座的长方形四个端点上，其上端分别分布在动平台的正方形四个端点上；每个分支均由两个万向铰和一个移动副组成，两个万向铰的外侧转动副分别与固定基座和动平台连接，两个万向铰之间通过移动副连接。两个万向铰的内侧转动副相互平行，且与相应的移动副垂直；其中，斜线相对的两个分支两端万向铰的外侧转动副轴线分别共线，并与固定基座和动平台的对角线平行。本发明构型对称、结构简单紧凑、刚度大、运动精度高。

Description

一种三转动一移动对称四自由度并联机构
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
并联机构是近年来机构学研究的热点，少自由度并联机构以结构简单，制造和控制成本相对较低等引起了学术界的广泛关注，四自由度并联机构以其良好的运动特性能够满足并联机床的工作需求。文献(空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究，2000年，赵铁石)综合出第一种分支中不含有闭环子链的对称四自由度4-UPU并联机构,该机构具有三个移动和一个转动。钟诗胜(专利CN 1958228A)提出了一种结构简单的新型2-UPS+2-UPR四自由度并联机构,该机构具有两个移动和两个转动，但该机构为非对称结构。路懿(专利CN 1644312A)提出了一种具有约束分支的四自由度并联机构，该机构具有三个转动和一个移动，但仍为非对称结构。在现有机构中，具有三个转动一个移动自由度，且结构简单的对称四自由度并联机构还非常缺乏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、对称的三转动一移动对称四自由度并联机构。
本发明包括固定基座、动平台和连接固定基座与动平台的四个结构相同的分支，这四个分支的下端分别分布在固定基座的长方形四个端点上，其上端分别分布在动平台的正方形四个端点上。每个分支均由两个万向铰和一个移动副组成，两个万向铰的外侧转动副分别与固定基座和动平台连接，两个万向铰之间通过移动副连接。两个万向铰的内侧转动副相互平行，且与相应的移动副垂直。其中，斜线相对的两个分支两端万向铰的外侧转动副轴线分别共线，并与固定基座和动平台的对角线平行；或者左右相邻的两个分支两端万向铰的外侧转动副轴线共线，并与固定基座和动平台的边线平行。
本发明与现有技术相比具有如下优点：构型对称、结构简单、运动学求解相对容易，该机构解决了目前结构简单的对称型三转动一移动并联机构的严重匮乏的问题，可用作数控并联机床、运动模拟器等机械本体。
附图说明
图1为本发明实施例1的立体示意简图。
图2为本发明实施例2的立体示意简图。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的三转动一移动对称四自由度并联机构示意图中，固定基座1与动平台2通过四个结构相同的分支连接，这四个分支的下端分别分布在固定基座的长方形四个端点上，其上端分别分布在动平台的正方形四个端点上。每个分支均由两个万向铰和一个移动副组成，分支下端的万向铰的外侧转动副(R1)与固定基座连接，分支上端的万向铰的外侧转动副(R4)与动平台连接，两个万向铰之间通过移动副(P)连接。两个万向铰的内侧转动副(R2、R3)相互平行，且与相应的移动副垂直。其中，斜线相对的第一分支3和第三分支5、第二分支4和第四分支6两端万向铰的外侧转动副(R1、R4)轴线分别共线，并与固定基座和动平台的对角线平行。
实施例2
在图2所示的三转动一移动对称四自由度并联机构示意图中，左右相邻的第一分支3和第四分支6、第二分支4和第三分支5两端万向铰的外侧转动副(R1、R4)轴线分别共线，并与固定基座和动平台的边线平行，其它部件和连接关系与实施例1相同。

Claims (2)

1.一种三转动一移动四自由度对称并联机构，包括固定基座、动平台和连接固定基座与动平台的四个结构相同的分支，其特征在于：所述四个分支的下端分别分布在固定基座的长方形四个端点上，其上端分别分布在动平台的正方形四个端点上；每个分支均由两个万向铰和一个移动副组成，两个万向铰的外侧转动副分别与固定基座和动平台连接，两个万向铰之间通过移动副连接。两个万向铰的内侧转动副相互平行，且与相应的移动副垂直；其中，斜线相对的两个分支两端万向铰的外侧转动副轴线分别共线，并与固定基座和动平台的对角线平行。
2.根据权利要求1所述的一种三转动一移动四自由度对称并联机构，其特征在于：所述四个分支中左右相邻的两个分支两端万向铰的外侧转动副轴线共线，并与固定基座和动平台的边线平行。
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