CN104742046B - 一种并联二自由度柔性精密导向机构 - Google Patents

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Abstract

本发明一种并联二自由度柔性精密导向机构，属于高精度定位技术领域，解决了现有技术只能在一个方向导向，无法应用于空间运动的技术问题；本发明包括定平台、过渡板、四根刚性杆Ⅰ、柔性铰链Ⅰ、动平台、四根刚性杆Ⅱ和柔性铰链Ⅱ；每根刚性杆Ⅰ的一端通过柔性铰链Ⅰ连接在过渡板上，另一端通过柔性铰链Ⅰ连接在定平台上，四根刚性杆Ⅰ分布在过渡板的四个角上，且四根刚性杆Ⅰ两两之间相互平行；每根刚性杆Ⅱ的一端通过柔性铰链Ⅱ连接在动平台上，另一端通过柔性铰链Ⅱ连接在过渡板上，四根刚性杆Ⅱ分布在动平台的四个角上，且四根刚性杆Ⅱ两两之间相互平行；本机构在结构上对称的，因此具有较好的稳定性。

Description

一种并联二自由度柔性精密导向机构
技术领域
本发明属于高精度定位技术领域，具体涉及一种并联二自由度柔性精密导向机构。
背景技术
与本发明最接近的现有技术为Yangmin Li2009年6月在IEEE TRANSACTIONS ONROBOTICS第二十五卷上发表的名称为Design and Analysis of a Totally DecoupledFlexure-Based XY Parallel Micromanipulator的文章，在该文章中阐述的一种并联二自由度柔性操控平台中所使用的复合式平行四边形柔性连杆机构能够实现传递轴向力，并对切向位移进行导向，但该机构只能在一个方向进行导向，只适用于平面运动，无法应用于空间运动。
发明内容
本发明的目的是提供一种并联二自由度柔性精密导向机构，解决现有技术只能在一个方向导向，无法应用于空间运动的技术问题。
本发明一种并联二自由度柔性精密导向机构包括外空间平行四边形导向机构和内空间平行四边形导向机构；
外空间平行四边形导向机构包括定平台、过渡板、四根刚性杆Ⅰ和柔性铰链Ⅰ；每根刚性杆Ⅰ的一端通过柔性铰链Ⅰ连接在过渡板上，另一端通过柔性铰链Ⅰ连接在定平台上，四根刚性杆Ⅰ分布在过渡板的四个角上，且四根刚性杆Ⅰ两两之间相互平行；
内空间平行四边形导向机构包括动平台、四根刚性杆Ⅱ和柔性铰链Ⅱ；每根刚性杆Ⅱ的一端通过柔性铰链Ⅱ连接在动平台上，另一端通过柔性铰链Ⅱ连接在过渡板上，四根刚性杆Ⅱ分布在动平台的四个角上，且四根刚性杆Ⅱ两两之间相互平行；动平台在定平台之中，定平台与动平台相互平行，且在一个平面内，四根刚性杆Ⅰ和四根刚性杆Ⅱ相同。
所述柔性铰链Ⅰ和柔性铰链Ⅱ均为柔性球铰。
所述柔性铰链Ⅰ和柔性铰链Ⅱ均为两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链。
所述柔性铰链Ⅰ和柔性铰链Ⅱ均为二自由度双向柔性铰链。
本发明的有益技术效果：外空间平行四边形导向机构首先将每根刚性杆的一端通过柔性铰链连接在定平台上，然后将每根刚性杆的另一端通过柔性铰链连接在过度板上；内空间平行四边形导向机构首先将每根刚性杆的一端通过柔性铰链连接在过度板上，然后将每根刚性杆的另一端通过柔性铰链连接在动平台上；这样就实现了外空间平行四边形导向机构与内空间平行四边形导向机构以相反方向布置。在工作的过程中，外空间平行四边形导向机构与内空间平行四边形导向机构产生的寄生误差相同、方向相反，使得本机构的寄生误差为零；本结构的刚性杆均具有较大的刚度，因此在垂直方向上能够传递较大的力或承载较大载荷；本机构在结构上对称的，因此具有较好的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种并联二自由度柔性精密导向机构的结构图；
图2为本发明一种并联二自由度柔性精密导向机构的仰视剖面结构图；
图3为本发明一种并联二自由度柔性精密导向机构的柔性球铰示意图；
图4为本发明一种并联二自由度柔性精密导向机构的二自由度双向柔性铰链；
图5为本发明一种并联二自由度柔性精密导向机构的柔性铰链为两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链的结构示意图；
其中，1、定平台，2、动平台，3、柔性铰链Ⅱ，3001、柔性球铰、3002、二自由度双向柔性铰链，3003、两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链，4、柔性铰链Ⅰ，5、过渡板，6、刚性杆Ⅱ，7、刚性杆Ⅰ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
具体实施方式一：
参见附图1、附图2、附图3和附图4，本发明一种并联二自由度柔性精密导向机构包括外空间平行四边形导向机构和内空间平行四边形导向机构；
外空间平行四边形导向机构包括定平台1、过渡板5、四根刚性杆Ⅰ7和柔性铰链Ⅰ4；每根刚性杆Ⅰ7的一端通过柔性铰链Ⅰ4连接在过渡板5上，另一端通过柔性铰链Ⅰ4连接在定平台1上，四根刚性杆Ⅰ7分布在过渡板5的四个角上，且四根刚性杆Ⅰ7两两之间相互平行；
内空间平行四边形导向机构包括动平台2、四根刚性杆Ⅱ6和柔性铰链Ⅱ3；每根四根刚性杆Ⅱ6的一端通过柔性铰链Ⅱ3连接在动平台2上，另一端通过柔性铰链Ⅱ3连接在过渡板5上，四根刚性杆Ⅱ6分布在动平台2的四个角上，且四根刚性杆Ⅱ6两两之间相互平行；动平台2在定平台1之中，定平台1与动平台2相互平行，且在一个平面内，四根刚性杆Ⅰ7和四根刚性杆Ⅱ6相同。
所述柔性铰链Ⅰ4和柔性铰链Ⅱ3均为柔性球铰3001。
所述柔性铰链Ⅰ4和柔性铰链Ⅱ3均为两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链3003。
所述柔性铰链Ⅰ4和柔性铰链Ⅱ3均为二自由度双向柔性铰链3002。
具体实施方式二：
参见附图5，本实施例与实施例一的区别在于柔性铰链Ⅰ4和柔性铰链Ⅱ3均为两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链3003。

Claims (4)

1.一种并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，包括外空间平行四边形导向机构和内空间平行四边形导向机构；
外空间平行四边形导向机构包括定平台(1)、过渡板(5)、四根刚性杆Ⅰ(7)和柔性铰链Ⅰ(4)；每根刚性杆Ⅰ(7)的一端通过柔性铰链Ⅰ(4)连接在过渡板(5)上，另一端通过柔性铰链Ⅰ(4)连接在定平台(1)上，四根刚性杆Ⅰ(7)分布在过渡板(5)的四个角上，且四根刚性杆Ⅰ(7)两两之间相互平行；
内空间平行四边形导向机构包括动平台(2)、四根刚性杆Ⅱ(6)和柔性铰链Ⅱ(3)；每根四根刚性杆Ⅱ(6)的一端通过柔性铰链Ⅱ(3)连接在动平台(2)上，另一端通过柔性铰链Ⅱ(3)连接在过渡板(5)上，四根刚性杆Ⅱ(6)分布在动平台(2)的四个角上，且四根刚性杆Ⅱ(6)两两之间相互平行；动平台(2)在定平台(1)之中，定平台(1)与动平台(2)相互平行，且在同一平面内，四根刚性杆Ⅰ(7)和四根刚性杆Ⅱ(6)相同。
2.根据权利要求1所述的一种并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，所述柔性铰链Ⅰ(4)和柔性铰链Ⅱ(3)均为柔性球铰(3001)。
3.根据权利要求1所述的一种并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，所述柔性铰链Ⅰ(4)和柔性铰链Ⅱ(3)均为两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链(3003)。
4.根据权利要求1所述的一种并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，所述柔性铰链Ⅰ(4)和柔性铰链Ⅱ(3)均为二自由度双向柔性铰链(3002)。
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