CN105234928B - 一种三平二转五自由度并联机构 - Google Patents

一种三平二转五自由度并联机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三平二转五自由度并联机构，包括固定架、动平台、大转轴、布置在所述大转轴与动平台之间的第一、第二支链以及布置在所述固定架和动平台之间的第三支链；所述大转轴与固定架转动连接，所述第一和第二支链均包含主动臂、两个平行且等长的从动臂、四个T形轴；所述主动臂转动连接于大转轴，所述从动臂的一端通过两个T形轴与主动臂相连，另一端通过两个T形轴与动平台相连；所述第三支链包含转动叉、主动臂、两个平行且等长的从动臂、四个T形轴以及连接轴。该并联机构动平台采用单平台的结构，具有结构简洁、动平台质量轻等特点，有利于实现高速度和高加速度的动态响应特性。

Description

一种三平二转五自由度并联机构
技术领域
本发明涉及一种并联机构，特别是一种具有空间三维平动二维转动的五自由度并联机构。
背景技术
空间三维平动二维转动的五自由度并联机构可满足测量、喷涂、搬运、装配等作业要求。
专利文献CN103350417A公开了一种可实现三维平动二维转动的并联机构，包括固定架和动平台，固定架上固接有五个驱动装置，动平台包括中心板和垂直地贯穿于中心板中心位置的摇杆，中心板与摇杆之间采用虎克铰转动连接，摇杆的上端固定有两个球头杆；固定架与中心板之间连接有三条第一支链，固定架与两个球头杆之间连接有两条第二支链；中心板在三条第一支链的带动下实现三维平动，摇杆在两条第二支链带动下通过虎克铰实现相对于中心板的二维转动，从而使摇杆既有三个平动自由度，又有两个转动自由度。
专利文献CN103350418A公开了一种高速五自由度并联机械手，包括固定架和动平台，固接在固定架上的五个驱动装置，以及五条结构相同的支链；每条支链由近架杆、上连接轴、两个平行且等长的远架杆和下连接轴构成一平行四边形结构；动平台包括水平布置的上平台和下平台，其中三条支链中的下连接轴设置在下平台上，另外两条支链中的下连接轴设置在上平台上，垂直于上、下平台贯穿的设置有一摇杆，摇杆与上、下平台之间均采用虎克铰转动连接；下平台在三条支链的带动下实现三维平动，上平台在摇杆和另外两条支链的共同作用下实现三维平动；虎克铰将上、下平台之间的相对移动转化为摇杆的二维转动，从而使摇杆既有三个平动自由度，又有两个转动自由度。
但是以上机构动平台结构比较复制，且运动部件质量较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用单动平台的具有三维平动二维转动的并联机构。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种三平二转五自由度并联机构，包括固定架、固接在固定架上的大转轴驱动装置、第一锥齿轮、第二锥齿轮、大转轴、动平台、布置在所述大转轴和动平台之间的第一支链和第二支链、布置在所述固定架与动平台之间的第三支链，所述第一锥齿轮与固定架转动连接，且与所述大转轴驱动装置的驱动端固接，所述大转轴与固定架转动连接，所述大转轴的中部还固接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮相啮合；
所述第一支链与第二支链结构完全相同，每条支链均包括转动叉、主动臂驱动装置、主动臂、第一从动臂和第二从动臂，两个支链的转动叉分别与大转轴的两端固接，所述主动臂的一端转动连接于对应支链的转动叉内，且与所述主动臂驱动装置的驱动端固接，主动臂的另一端的两侧分别与第一从动臂、第二从动臂的一端连接，所述第一从动臂、第二从动臂的另一端均与动平台连接，每条支链中的第一从动臂与第二从动臂平行且等长；连接第一支链转动叉与其主动臂的转动轴线和连接第二支链转动叉与其主动臂的转动轴线平行，且同连接所述大转轴和固定架的转动轴线垂直相交；
所述第三支链包括固接在固定架上的转动叉驱动装置、第三支链转动叉、第三支链主动臂驱动装置、第三支链主动臂、第三支链第一从动臂、第三支链第二从动臂和连接轴，所述第三支链转动叉与固定架转动连接，且与转动叉驱动装置的驱动端固接，所述第三支链主动臂的一端转动连接于第三支链转动叉内，且与所述第三支链主动臂驱动装置的驱动端固接，第三支链主动臂的另一端的两侧分别与第三支链第一从动臂、第三支链第二从动臂的一端连接，第三支链第一从动臂、第三支链第二从动臂的另一端与连接轴连接，所述连接轴与动平台转动连接，所述第三支链第一从动臂与第三支链第二从动臂平行且等长；连接所述第三支链转动叉和固定架的转动轴线与连接所述第三支链主动臂与第三支链转动叉的转动轴线垂直相交。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的三平二转五自由度并联机构采用三条支链实现五个自由度，结构简单紧凑，动平台采用单平台的结构形式，大幅度的减少了动平台的质量，且驱动装置设置在固定架附近，有利于提高机构的动态响应特性，有利于实现高速和高加速度。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例1中支链的结构示意图。
图3为本发明T形轴的结构示意图。
图4为本发明实施例2的结构示意图。
图5为本发明实施例2中支链的结构示意图。
图6为本发明球接头的结构示意图。
图中编号所代表的含义为：1、固定架，2、大转轴驱动装置，3、第一锥齿轮，4、第二锥齿轮，5、大转轴，6、动平台，7、吸盘，I、第一支链，II、第二支链，III、第三支链；
12、第一支链转动叉，13、第一支链主动臂驱动装置，14、第一支链主动臂，15、第一支链第一T形轴，16、第一支链第二T形轴，17、第一支链第一从动臂，18、第一支链第二从动臂，19、第一支链第三T形轴，110、第一支链第四T形轴，112、第一支链连接杆，151、第一支链第一球接头，161、第一支链第二球接头，191、第一支链第三球接头，1101、第一支链第四球接头，1a、第一支链第一轴线，1b、第一支链第二轴线；
22、第二支链转动叉，23、第二支链主动臂驱动装置，24、第二支链主动臂，25、第二支链第一T形轴，26、第二支链第二T形轴，27、第二支链第一从动臂，28、第二支链第二从动臂，29、第二支链第三T形轴，210、第二支链第四T形轴，212、第二支链连接杆，251、第二支链第一球接头，261、第二支链第二球接头，291、第二支链第三球接头、2101、第二支链第四球接头，2a、第二支链第一轴线，2b、第二支链第二轴线；
31、转动叉驱动装置，32、第三支链转动叉，33、第三支链主动臂驱动装置，34、第三支链主动臂，35、第三支链第一T形轴，36、第三支链第二T形轴，37、第三支链第一从动臂，38、第三支链第二从动臂，39、第三支链第一T形轴，310、第三支链第二T形轴，311、连接轴，312、第三支链连接杆，351、第三支链第一球接头，361、第三支链第二球接头，391、第三支链第三球接头、3101、第三支链第四球接头，3a、第三支链第一轴线，3b、第三支链第二轴线。
具体实施方式
结合附图，本发明的一种三平二转五自由度并联机构，包括固定架1、固接在固定架1上的大转轴驱动装置2、第一锥齿轮3、第二锥齿轮4、大转轴5、动平台6、布置在所述大转轴5和动平台6之间的第一支链I和第二支链II、布置在所述固定架1与动平台6之间的第三支链III，所述第一锥齿轮3与固定架1转动连接，且与所述大转轴驱动装置2的驱动端固接，所述大转轴与固定架1转动连接，所述大转轴5的中部还固接有第二锥齿轮4，所述第一锥齿轮3和第二锥齿轮4相啮合；所述动平台末端固接有吸盘7。
所述第一支链I与第二支链II结构完全相同，每条支链均包括转动叉、主动臂驱动装置、主动臂、第一从动臂和第二从动臂，两个支链的转动叉分别与大转轴5的两端固接，所述主动臂的一端转动连接于对应支链的转动叉内，且与所述主动臂驱动装置的驱动端固接，主动臂的另一端的两侧分别与第一从动臂、第二从动臂的一端连接，所述第一从动臂、第二从动臂的另一端均与动平台6连接，每条支链中的第一从动臂与第二从动臂平行且等长；连接第一支链转动叉12与其主动臂14的转动轴线和连接第二支链转动叉22与其主动臂24的转动轴线平行，且同连接所述大转轴5和固定架1的转动轴线垂直相交；
所述第三支链III包括固接在固定架1上的转动叉驱动装置31、第三支链转动叉32、第三支链主动臂驱动装置33、第三支链主动臂34、第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38和连接轴311，所述第三支链转动叉32与固定架1转动连接，且与转动叉驱动装置31的驱动端固接，所述第三支链主动臂34的一端转动连接于第三支链转动叉32内，且与所述第三支链主动臂驱动装置33的驱动端固接，第三支链主动臂34的另一端的两侧分别与第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38的一端连接，第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38的另一端与连接轴311连接，所述连接轴311与动平台6转动连接，所述第三支链第一从动臂37与第三支链第二从动臂38平行且等长；连接所述第三支链转动叉32和固定架1的转动轴线与连接所述第三支链主动臂34与第三支链转动叉32的转动轴线垂直相交。
在第一支链I和第二支链II中，主动臂与对应的第一从动臂之间通过第一T形轴连接，主动臂与对应的第二从动臂之间通过第二T形轴连接；第一从动臂与动平台之间通过第三T形轴连接，第二从动臂与动平台之间通过第四T形轴连接；
主动臂与第一T形轴之间转动连接，主动臂与第二T形轴之间转动连接，第一T形轴与第一从动臂之间转动连接，第二T形轴与第二从动臂之间转动连接；第一从动臂与第三T形轴之间转动连接，第三T形轴与动平台6之间转动连接，第二从动臂与第四T形轴之间转动连接，第四T形轴与动平台6之间转动连接；
连接所述第一T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第一T形轴和第一从动臂的转动轴线垂直相交；连接所述第二T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第二T形轴和第二从动臂的转动轴线垂直相交；
连接所述第三T形轴和动平台6的转动轴线与连接所述第三T形轴和第一从动臂的转动轴线垂直相交；连接所述第四T形轴和动平台6的转动轴线与连接所述第四T形轴和第二从动臂的转动轴线垂直相交；
连接所述第一T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第二T形轴和主动臂的转动轴线共线于第一轴线，连接所述第三T形轴和动平台6的转动轴线与连接所述第四T形轴和动平台6的转动轴线共线于第二轴线，所述第一轴线、第二轴线、以及连接所述主动臂和转动叉的转动轴线相互平行；
连接第一T形轴和第一从动臂的转动轴线、连接第二T形轴和第二从动臂的转动轴线、连接第三T形轴和第一从动臂的转动轴线、连接第四T形轴和第二从动臂的转动轴线共四条轴线相互平行；
在第三支链III中，第三支链主动臂34与第三支链第一从动臂37之间通过第三支链第一T形轴35连接，第三支链主动臂34与第三支链第二从动臂38之间通过第三支链第二T形轴36连接；第三支链第一从动臂37与连接轴311之间通过第三支链第三T形轴39连接，第三支链第二从动臂38与连接轴311之间通过第三支链第四T形轴310连接。
第三支链主动臂34与第三支链第一T形轴35之间转动连接，第三支链主动臂34与第三支链第二T形轴36之间转动连接，第三支链第一T形轴35与第三支链第一从动臂37之间转动连接，第三支链第二T形轴36与第三支链第二从动臂38之间转动连接；第三支链第一从动臂37与第三支链第三T形轴39之间转动连接，第三支链第三T形轴39与连接轴311之间转动连接，第三支链第二从动臂38与第三支链第四T形轴310之间转动连接，第三支链第四T形轴310与连接轴311之间转动连接；
连接所述第三支链第一T形轴35和第三支链主动臂34的转动轴线与连接所述第三支链第一T形轴35和第三支链第一从动臂37的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第二T形轴36和第三支链主动臂34的转动轴线与连接所述第三支链第二T形轴36和第三支链第二从动臂38的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第三T形轴39和连接轴311的转动轴线与连接所述第三支链第三T形轴39和第三支链第一从动臂37的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第四T形轴310和连接轴311的转动轴线与连接所述第三支链第四T形轴310和第三支链第二从动臂38的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第三T形轴39和连接轴311的转动轴线与连接所述连接轴311和动平台6的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第四T形轴310和连接轴311的转动轴线与连接所述连接轴311和动平台6的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第一T形轴35和第三支链主动臂34的转动轴线与连接所述第三支链第二T形轴36和第三支链主动臂34的转动轴线共线于第三支链第一轴线3a，连接所述第三支链第三T形轴39和连接轴311的转动轴线与连接所述第三支链第四T形轴310和连接轴311的转动轴线共线于第三支链第二轴线3b，所述第三支链第一轴线3a、第三支链第二轴线3b、以及连接所述第三支链主动臂34和第三支链转动叉32的转动轴线相互平行；
连接第三支链第一T形轴35和第三支链第一从动臂37的转动轴线、连接第三支链第二T形轴36和第三支链第二从动臂38的转动轴线、连接第三支链第三T形轴39和第三支链第一从动臂37的转动轴线、连接第三支链第四T形轴310和第三支链第二从动臂38的转动轴线共四条轴线相互平行。
或者，在第一支链I和第二支链II中，主动臂与对应的第一从动臂之间通过第一球接头连接，主动臂与对应的第二从动臂之间通过第二球接头连接，第一从动臂与动平台6之间通过第三球接头连接，第二从动臂与动平台6之间通过第四球接头连接；
所述第一从动臂和对应的第二从动臂之间设有连接杆，所述连接杆一端与第一从动臂转动连接，另一端与第二从动臂转动连接；过连接杆与第一从动臂的转动中心和连接杆与第二从动臂的转动中心的轴线，同连接主动臂与转动叉的转动轴线相互平行。
第一球接头和第二球接头均与主动臂固接；所述第三球接头和第四球接头均与动平台6固接；所述第一从动臂的一端与第一球接头球铰接，另一端与第三球接头球铰接；所述第二从动臂的一端与第二球接头球铰接，另一端与第四球接头球铰接；
过所述第一球接头球心和第二球接头球心的轴线、过第三球接头球心和第四球接头球心的轴线、以及连接所述主动臂与转动叉的转动轴线相互平行；
在第三支链III中，第三支链主动臂34与第三支链第一从动臂37之间通过第三支链第一球接头351连接，第三支链主动臂34与第三支链第二从动臂38之间通过第三支链第二球接头361连接，第三支链第一从动臂37与连接轴311之间通过第三支链第三球接头391连接，第三支链第二从动臂38与连接轴311之间通过第三支链第四球接头3101连接。
所述第三支链第一从动臂37和第三支链第二从动臂38之间设有第三支链连接杆312，所述第三支链连接杆312一端与第三支链第一从动臂转动37连接，另一端与第三支链第二从动臂38转动连接；过第三支链连接杆312与第三支链第一从动臂37的转动中心和第三支链连接杆312与第三支链第二从动臂38的转动中心的轴线，同连接第三支链主动臂34与第三支链转动叉32的转动轴线相互平行。
第三支链第一球接头351和第三支链第二球接头361均与第三支链主动臂34固接；所述第三支链第三球接头391和第三支链第四球接头3101均与连接轴311固接；所述第三支链第一从动臂37的一端与第三支链第一球接头351球铰接，另一端与第三支链第三球接头391球铰接；所述第三支链第二从动臂38的一端与第三支链第二球接头361球铰接，另一端与第三支链第四球接头3101球铰接。
过所述第三支链第一球接头351球心和第三支链第二球接头361球心的轴线、过第三支链第三球接头391球心和第三支链第四球接头3101球心的轴线、以及连接所述第三支链主动臂34与第三支链转动叉32的转动轴线相互平行。
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1
结合图1~图3，一种三平二转五自由度并联机构，包括固定架1、固接在固定架1上的大转轴驱动装置2、第一锥齿轮3、第二锥齿轮4、大转轴5、动平台6、布置在所述大转轴5和动平台6之间的第一支链I和第二支链II、布置在所述固定架1与动平台6之间的第三支链III，所述第一锥齿轮3与固定架1转动连接，且与所述大转轴驱动装置2的驱动端固接，所述大转轴与固定架1转动连接，所述大转轴5的中部还固接有第二锥齿轮4，所述第一锥齿轮3和第二锥齿轮4相啮合；所述动平台末端固接有吸盘7。
所述第一支链I与第二支链II结构完全相同，每条支链均包括转动叉、主动臂驱动装置、主动臂、第一从动臂和第二从动臂，两个支链的转动叉分别与大转轴5的两端固接，所述主动臂的一端转动连接于对应支链的转动叉内，且与所述主动臂驱动装置的驱动端固接，主动臂的另一端的两侧分别与第一从动臂、第二从动臂的一端连接，所述第一从动臂、第二从动臂的另一端均与动平台6连接，每条支链中的第一从动臂与第二从动臂平行且等长；连接第一支链转动叉12与其主动臂14的转动轴线和连接第二支链转动叉22与其主动臂24的转动轴线平行，且同连接所述大转轴5和固定架1的转动轴线垂直相交；
主动臂与对应的第一从动臂之间通过第一T形轴连接，主动臂与对应的第二从动臂之间通过第二T形轴连接；第一从动臂与动平台之间通过第三T形轴连接，第二从动臂与动平台之间通过第四T形轴连接；
主动臂与第一T形轴之间转动连接，主动臂与第二T形轴之间转动连接，第一T形轴与第一从动臂之间转动连接，第二T形轴与第二从动臂之间转动连接；第一从动臂与第三T形轴之间转动连接，第三T形轴与动平台6之间转动连接，第二从动臂与第四T形轴之间转动连接，第四T形轴与动平台6之间转动连接；
连接所述第一T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第一T形轴和第一从动臂的转动轴线垂直相交；连接所述第二T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第二T形轴和第二从动臂的转动轴线垂直相交；
连接所述第三T形轴和动平台6的转动轴线与连接所述第三T形轴和第一从动臂的转动轴线垂直相交；连接所述第四T形轴和动平台6的转动轴线与连接所述第四T形轴和第二从动臂的转动轴线垂直相交；
连接所述第一T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第二T形轴和主动臂的转动轴线共线于第一轴线（第一支链中为1a，第二支链中为2a），连接所述第三T形轴和动平台6的转动轴线与连接所述第四T形轴和动平台6的转动轴线共线于第二轴线（第一支链中为1b，第二支链中为2b），所述第一轴线、第二轴线、以及连接所述主动臂和转动叉的转动轴线相互平行；
连接第一T形轴和第一从动臂的转动轴线、连接第二T形轴和第二从动臂的转动轴线、连接第三T形轴和第一从动臂的转动轴线、连接第四T形轴和第二从动臂的转动轴线共四条轴线相互平行；
所述第三支链III包括转动叉驱动装置31、第三支链转动叉32、第三支链主动臂驱动装置33、第三支链主动臂34、第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38和连接轴311，所述第三支链转动叉32与固定架1转动连接，且与转动叉驱动装置31的驱动端固接，所述第三支链主动臂34的一端转动连接于第三支链转动叉32内，且与所述第三支链主动臂驱动装置33的驱动端固接，第三支链主动臂34的另一端的两侧分别与第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38的一端连接，第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38的另一端与连接轴311连接，所述连接轴311与动平台6转动连接，所述第三支链第一从动臂37与第三支链第二从动臂38平行且等长；连接所述第三支链转动叉32和固定架1的转动轴线与连接所述第三支链主动臂34与第三支链转动叉32的转动轴线垂直相交。
第三支链主动臂34与第三支链第一从动臂37之间通过第三支链第一T形轴35连接，第三支链主动臂34与第三支链第二从动臂38之间通过第三支链第二T形轴36连接；第三支链第一从动臂37与连接轴311之间通过第三支链第三T形轴39连接，第三支链第二从动臂38与连接轴311之间通过第三支链第四T形轴310连接。
第三支链主动臂34与第三支链第一T形轴35之间转动连接，第三支链主动臂34与第三支链第二T形轴36之间转动连接，第三支链第一T形轴35与第三支链第一从动臂37之间转动连接，第三支链第二T形轴36与第三支链第二从动臂38之间转动连接；第三支链第一从动臂37与第三支链第三T形轴39之间转动连接，第三支链第三T形轴39与连接轴311之间转动连接，第三支链第二从动臂38与第三支链第四T形轴310之间转动连接，第三支链第四T形轴310与连接轴311之间转动连接；
连接所述第三支链第一T形轴35和第三支链主动臂34的转动轴线与连接所述第三支链第一T形轴35和第三支链第一从动臂37的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第二T形轴36和第三支链主动臂34的转动轴线与连接所述第三支链第二T形轴36和第三支链第二从动臂38的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第三T形轴39和连接轴311的转动轴线与连接所述第三支链第三T形轴39和第三支链第一从动臂37的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第四T形轴310和连接轴311的转动轴线与连接所述第三支链第四T形轴310和第三支链第二从动臂38的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第三T形轴39和连接轴311的转动轴线与连接所述连接轴311和动平台6的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第四T形轴310和连接轴311的转动轴线与连接所述连接轴311和动平台6的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第一T形轴35和第三支链主动臂34的转动轴线与连接所述第三支链第二T形轴36和第三支链主动臂34的转动轴线共线于第三支链第一轴线3a，连接所述第三支链第三T形轴39和连接轴311的转动轴线与连接所述第三支链第四T形轴310和连接轴311的转动轴线共线于第三支链第二轴线3b，所述第三支链第一轴线3a、第三支链第二轴线3b、以及连接所述第三支链主动臂34和第三支链转动叉32的转动轴线相互平行；
连接第三支链第一T形轴35和第三支链第一从动臂37的转动轴线、连接第三支链第二T形轴36和第三支链第二从动臂38的转动轴线、连接第三支链第三T形轴39和第三支链第一从动臂37的转动轴线、连接第三支链第四T形轴310和第三支链第二从动臂38的转动轴线共四条轴线相互平行。
实施例2
结合图4~图6，一种三平二转五自由度并联机构，包括固定架1、固接在固定架1上的大转轴驱动装置2、第一锥齿轮3、第二锥齿轮4、大转轴5、动平台6、布置在所述大转轴5和动平台6之间的第一支链I和第二支链II、布置在所述固定架1与动平台6之间的第三支链III，所述第一锥齿轮3与固定架1转动连接，且与所述大转轴驱动装置2的驱动端固接，所述大转轴与固定架1转动连接，所述大转轴5的中部还固接有第二锥齿轮4，所述第一锥齿轮3和第二锥齿轮4相啮合；所述动平台末端固接有吸盘7。
所述第一支链I与第二支链II结构完全相同，每条支链均包括转动叉、主动臂驱动装置、主动臂、第一从动臂和第二从动臂，两个支链的转动叉分别与大转轴5的两端固接，所述主动臂的一端转动连接于对应支链的转动叉内，且与所述主动臂驱动装置的驱动端固接，主动臂的另一端的两侧分别与第一从动臂、第二从动臂的一端连接，所述第一从动臂、第二从动臂的另一端均与动平台6连接，每条支链中的第一从动臂与第二从动臂平行且等长；连接第一支链转动叉12与其主动臂14的转动轴线和连接第二支链转动叉22与其主动臂24的转动轴线平行，且同连接所述大转轴5和固定架1的转动轴线垂直相交；
主动臂与对应的第一从动臂之间通过第一球接头连接，主动臂与对应的第二从动臂之间通过第二球接头连接，第一从动臂与动平台6之间通过第三球接头连接，第二从动臂与动平台6之间通过第四球接头连接；
所述第一从动臂和对应的第二从动臂之间设有连接杆，所述连接杆一端与第一从动臂转动连接，另一端与第二从动臂转动连接；过连接杆与第一从动臂的转动中心和连接杆与第二从动臂的转动中心的轴线，同连接主动臂与转动叉的转动轴线相互平行。
第一球接头和第二球接头均与主动臂固接；所述第三球接头和第四球接头均与动平台6固接；所述第一从动臂的一端与第一球接头球铰接，另一端与第三球接头球铰接；所述第二从动臂的一端与第二球接头球铰接，另一端与第四球接头球铰接；
过所述第一球接头球心和第二球接头球心的轴线、过第三球接头球心和第四球接头球心的轴线、以及连接所述主动臂与转动叉的转动轴线相互平行；
所述第三支链III包括固接在固定架1上的转动叉驱动装置31、第三支链转动叉32、第三支链主动臂驱动装置33、第三支链主动臂34、第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38和连接轴311，所述第三支链转动叉32与固定架1转动连接，且与转动叉驱动装置31的驱动端固接，所述第三支链主动臂34的一端转动连接于第三支链转动叉32内，且与所述第三支链主动臂驱动装置33的驱动端固接，第三支链主动臂34的另一端的两侧分别与第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38的一端连接，第三支链第一从动臂37、第三支链第二从动臂38的另一端与连接轴311连接，所述连接轴311与动平台6转动连接，所述第三支链第一从动臂37与第三支链第二从动臂38平行且等长；连接所述第三支链转动叉32和固定架1的转动轴线与连接所述第三支链主动臂34与第三支链转动叉32的转动轴线垂直相交。
第三支链主动臂34与第三支链第一从动臂37之间通过第三支链第一球接头351连接，第三支链主动臂34与第三支链第二从动臂38之间通过第三支链第二球接头361连接，第三支链第一从动臂37与连接轴311之间通过第三支链第三球接头391连接，第三支链第二从动臂38与连接轴311之间通过第三支链第四球接头3101连接。
所述第三支链第一从动臂37和第三支链第二从动臂38之间设有第三支链连接杆312，所述第三支链连接杆312一端与第三支链第一从动臂转动37连接，另一端与第三支链第二从动臂38转动连接；过第三支链连接杆312与第三支链第一从动臂37的转动中心和第三支链连接杆312与第三支链第二从动臂38的转动中心的轴线，同连接第三支链主动臂34与第三支链转动叉32的转动轴线相互平行。
第三支链第一球接头351和第三支链第二球接头361均与第三支链主动臂34固接；所述第三支链第三球接头391和第三支链第四球接头3101均与连接轴311固接；所述第三支链第一从动臂37的一端与第三支链第一球接头351球铰接，另一端与第三支链第三球接头391球铰接；所述第三支链第二从动臂38的一端与第三支链第二球接头361球铰接，另一端与第三支链第四球接头3101球铰接。
过所述第三支链第一球接头351球心和第三支链第二球接头361球心的轴线、过第三支链第三球接头391球心和第三支链第四球接头3101球心的轴线、以及连接所述第三支链主动臂34与第三支链转动叉32的转动轴线相互平行。
由上可知，本发明的并联机构中第一支链和第二支链共用一个大转轴，可有效减少机构铰链数目。本发明的并联机构避免在动平台上使用双平台，只需采用单动平台结构，结构简单，并有效减少了运动部件的质量，有利于实现高速度和高加速度。本发明采用三条支链实现五个自由度，有利于降低制造成本。

Claims (8)

1.一种三平二转五自由度并联机构，其特征在于，所述并联机构包括固定架(1)、固接在固定架(1)上的大转轴驱动装置(2)、第一锥齿轮(3)、第二锥齿轮(4)、大转轴(5)、动平台(6)、布置在所述大转轴(5)和动平台(6)之间的第一支链(I)和第二支链(II)、布置在所述固定架(1)与动平台(6)之间的第三支链(III)，所述第一锥齿轮(3)与固定架(1)转动连接，且与所述大转轴驱动装置(2)的驱动端固接，所述大转轴与固定架(1)转动连接，所述大转轴(5)的中部还固接有第二锥齿轮(4)，所述第一锥齿轮(3)和第二锥齿轮(4)相啮合；
所述第一支链(I)与第二支链(II)结构完全相同，每条支链均包括转动叉、主动臂驱动装置、主动臂、第一从动臂和第二从动臂，两个支链的转动叉分别与大转轴(5)的两端固接，所述主动臂的一端转动连接于对应支链的转动叉内，且与所述主动臂驱动装置的驱动端固接，主动臂的另一端的两侧分别与第一从动臂、第二从动臂的一端连接，所述第一从动臂、第二从动臂的另一端均与动平台(6)连接，每条支链中的第一从动臂与第二从动臂平行且等长；连接第一支链转动叉(12)与其主动臂(14)的转动轴线和连接第二支链转动叉(22)与其主动臂(24)的转动轴线平行，且同连接所述大转轴(5)和固定架(1)的转动轴线垂直相交；
所述第三支链(III)包括固接在固定架(1)上的转动叉驱动装置(31)、第三支链转动叉(32)、第三支链主动臂驱动装置(33)、第三支链主动臂(34)、第三支链第一从动臂(37)、第三支链第二从动臂(38)和连接轴(311)，所述第三支链转动叉(32)与固定架(1)转动连接，且与转动叉驱动装置(31)的驱动端固接，所述第三支链主动臂(34)的一端转动连接于第三支链转动叉(32)内，且与所述第三支链主动臂驱动装置(33)的驱动端固接，第三支链主动臂(34)的另一端的两侧分别与第三支链第一从动臂(37)、第三支链第二从动臂(38)的一端连接，第三支链第一从动臂(37)、第三支链第二从动臂(38)的另一端与连接轴(311)连接，所述连接轴(311)与动平台(6)转动连接，所述第三支链第一从动臂(37)与第三支链第二从动臂(38)平行且等长；连接所述第三支链转动叉(32)和固定架(1)的转动轴线与连接所述第三支链主动臂(34)与第三支链转动叉(32)的转动轴线垂直相交。
2.根据权利要求1所述的三平二转五自由度并联机构，其特征在于，在第一支链(I)和第二支链(II)中，主动臂与对应的第一从动臂之间通过第一T形轴连接，主动臂与对应的第二从动臂之间通过第二T形轴连接；第一从动臂与动平台之间通过第三T形轴连接，第二从动臂与动平台之间通过第四T形轴连接；
在第三支链(III)中，第三支链主动臂(34)与第三支链第一从动臂(37)之间通过第三支链第一T形轴(35)连接，第三支链主动臂(34)与第三支链第二从动臂(38)之间通过第三支链第二T形轴(36)连接；第三支链第一从动臂(37)与连接轴(311)之间通过第三支链第三T形轴(39)连接，第三支链第二从动臂(38)与连接轴(311)之间通过第三支链第四T形轴(310)连接。
3.根据权利要求1所述的三平二转五自由度并联机构，其特征在于，在第一支链(I)和第二支链(II)中，主动臂与对应的第一从动臂之间通过第一球接头连接，主动臂与对应的第二从动臂之间通过第二球接头连接，第一从动臂与动平台(6)之间通过第三球接头连接，第二从动臂与动平台(6)之间通过第四球接头连接；
在第三支链(III)中，第三支链主动臂(34)与第三支链第一从动臂(37)之间通过第三支链第一球接头(351)连接，第三支链主动臂(34)与第三支链第二从动臂(38)之间通过第三支链第二球接头(361)连接，第三支链第一从动臂(37)与连接轴(311)之间通过第三支链第三球接头(391)连接，第三支链第二从动臂(38)与连接轴(311)之间通过第三支链第四球接头(3101)连接。
4.根据权利要求3所述的三平二转五自由度并联机构，其特征在于，在第一支链(I)和第二支链(II)中，所述第一从动臂和对应的第二从动臂之间设有连接杆，所述连接杆一端与第一从动臂转动连接，另一端与第二从动臂转动连接；过连接杆与第一从动臂的转动中心和连接杆与第二从动臂的转动中心的轴线，同连接主动臂与转动叉的转动轴线相互平行；
在第三支链(III)中，所述第三支链第一从动臂(37)和第三支链第二从动臂(38)之间设有第三支链连接杆(312)，所述第三支链连接杆(312)一端与第三支链第一从动臂(37)转动连接，另一端与第三支链第二从动臂(38)转动连接；过第三支链连接杆(312)与第三支链第一从动臂(37)的转动中心和第三支链连接杆(312)与第三支链第二从动臂(38)的转动中心的轴线，同连接第三支链主动臂(34)与第三支链转动叉(32)的转动轴线相互平行。
5.根据权利要求2所述的三平二转五自由度并联机构，其特征在于，在第一支链(I)和第二支链(II)中，其主动臂与第一T形轴之间转动连接，主动臂与第二T形轴之间转动连接，第一T形轴与第一从动臂之间转动连接，第二T形轴与第二从动臂之间转动连接；第一从动臂与第三T形轴之间转动连接，第三T形轴与动平台(6)之间转动连接，第二从动臂与第四T形轴之间转动连接，第四T形轴与动平台(6)之间转动连接；
连接所述第一T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第一T形轴和第一从动臂的转动轴线垂直相交；连接所述第二T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第二T形轴和第二从动臂的转动轴线垂直相交；
连接所述第三T形轴和动平台(6)的转动轴线与连接所述第三T形轴和第一从动臂的转动轴线垂直相交；连接所述第四T形轴和动平台(6)的转动轴线与连接所述第四T形轴和第二从动臂的转动轴线垂直相交；
连接所述第一T形轴和主动臂的转动轴线与连接所述第二T形轴和主动臂的转动轴线共线于第一轴线，连接所述第三T形轴和动平台(6)的转动轴线与连接所述第四T形轴和动平台(6)的转动轴线共线于第二轴线，所述第一轴线、第二轴线、以及连接所述主动臂和转动叉的转动轴线相互平行；
连接第一T形轴和第一从动臂的转动轴线、连接第二T形轴和第二从动臂的转动轴线、连接第三T形轴和第一从动臂的转动轴线、连接第四T形轴和第二从动臂的转动轴线共四条轴线相互平行；
在第三支链(III)中，第三支链主动臂(34)与第三支链第一T形轴(35)之间转动连接，第三支链主动臂(34)与第三支链第二T形轴(36)之间转动连接，第三支链第一T形轴(35)与第三支链第一从动臂(37)之间转动连接，第三支链第二T形轴(36)与第三支链第二从动臂(38)之间转动连接；第三支链第一从动臂(37)与第三支链第三T形轴(39)之间转动连接，第三支链第三T形轴(39)与连接轴(311)之间转动连接，第三支链第二从动臂(38)与第三支链第四T形轴(310)之间转动连接，第三支链第四T形轴(310)与连接轴(311)之间转动连接；
连接所述第三支链第一T形轴(35)和第三支链主动臂(34)的转动轴线与连接所述第三支链第一T形轴(35)和第三支链第一从动臂(37)的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第二T形轴(36)和第三支链主动臂(34)的转动轴线与连接所述第三支链第二T形轴(36)和第三支链第二从动臂(38)的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第三T形轴(39)和连接轴(311)的转动轴线与连接所述第三支链第三T形轴(39)和第三支链第一从动臂(37)的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第四T形轴(310)和连接轴(311)的转动轴线与连接所述第三支链第四T形轴(310)和第三支链第二从动臂(38)的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第三T形轴(39)和连接轴(311)的转动轴线与连接所述连接轴(311)和动平台(6)的转动轴线垂直相交；连接所述第三支链第四T形轴(310)和连接轴(311)的转动轴线与连接所述连接轴(311)和动平台(6)的转动轴线垂直相交；
连接所述第三支链第一T形轴(35)和第三支链主动臂(34)的转动轴线与连接所述第三支链第二T形轴(36)和第三支链主动臂(34)的转动轴线共线于第三支链第一轴线(3a)，连接所述第三支链第三T形轴(39)和连接轴(311)的转动轴线与连接所述第三支链第四T形轴(310)和连接轴(311)的转动轴线共线于第三支链第二轴线(3b)，所述第三支链第一轴线(3a)、第三支链第二轴线(3b)、以及连接所述第三支链主动臂(34)和第三支链转动叉(32)的转动轴线相互平行；
连接第三支链第一T形轴(35)和第三支链第一从动臂(37)的转动轴线、连接第三支链第二T形轴(36)和第三支链第二从动臂(38)的转动轴线、连接第三支链第三T形轴(39)和第三支链第一从动臂(37)的转动轴线、连接第三支链第四T形轴(310)和第三支链第二从动臂(38)的转动轴线共四条轴线相互平行。
6.根据权利要求3所述的三平二转五自由度并联机构，其特征在于，在第一支链(I)和第二支链(II)中，其第一球接头和第二球接头均与主动臂固接；所述第三球接头和第四球接头均与动平台(6)固接；所述第一从动臂的一端与第一球接头球铰接，另一端与第三球接头球铰接；所述第二从动臂的一端与第二球接头球铰接，另一端与第四球接头球铰接；
在第三支链(III)中：第三支链第一球接头(351)和第三支链第二球接头(361)均与第三支链主动臂(34)固接；所述第三支链第三球接头(391)和第三支链第四球接头(3101)均与连接轴(311)固接；所述第三支链第一从动臂(37)的一端与第三支链第一球接头(351)球铰接，另一端与第三支链第三球接头(391)球铰接；所述第三支链第二从动臂(38)的一端与第三支链第二球接头(361)球铰接，另一端与第三支链第四球接头(3101)球铰接。
7.根据权利要求6所述的三平二转五自由度并联机构，其特征在于，在第一支链(I)、第二支链(II)中，过所述第一球接头球心和第二球接头球心的轴线、过第三球接头球心和第四球接头球心的轴线、以及连接所述主动臂与转动叉的转动轴线相互平行；
在第三支链(III)中，过所述第三支链第一球接头(351)球心和第三支链第二球接头(361)球心的轴线、过第三支链第三球接头(391)球心和第三支链第四球接头(3101)球心的轴线、以及连接所述第三支链主动臂(34)与第三支链转动叉(32)的转动轴线相互平行。
8.根据权利要求1所述的三平二转五自由度并联机构，其特征在于，所述动平台(6)末端固接有吸盘(7)。
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