CN105522559B - 四自由度并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种四自由度并联机构，包括固定架、动平台以及对称布置在所述固定架与动平台之间的四条结构相同的支链,所述动平台主要由主平台和副平台构成，所述副平台套接在所述主平台上，所述主平台和副平台之间通过锥齿轮副连接，所述锥齿轮副中的大锥齿轮的轴线与所述主平台的轴心同轴并固定在所述副平台一侧，所述锥齿轮副中的小锥齿轮安装在所述主平台上，所述大锥齿轮和小锥齿轮的轴线相互垂直，所述小锥齿轮的下部安装有末端执行器。本发明结构简单，运动方式明确，由于锥齿轮副的大传动比获得较大的转角范围，取缔放大机构的使用，极大提高了运动的速度。
Description
技术领域
本发明涉及并联机械手技术领域，尤其涉及一种四自由度并联机构。
背景技术
自19世纪八十年代并联机械手提出以及付诸应用以来，由于并联机构本身相对于串联机构具有刚度大，结构稳定，承载能力大，微动精度高，运动负荷小等诸多优点而受到各个领域的重视并得以进一步的发展。多自由度并联机构更是在多个领域，如医学、工业等发挥着巨大的作用。然而，多自由度并联机构的进一步发展仍存在诸多问题亟待解决。众所周知，更多的自由度赋予了并联机构更多的功能，然而，也使得并联机构进一步复杂化，其运动学、动力学的求解问题也进一步复杂化。因此，在实际应用生产过程中，为降低成本，在保证实现功能的前提条件下，多采用四自由度并联机构。
目前，现有的可实现三维平动和一维转动的四自由度并联机构，为了实现末端执行器绕动平台轴线的转动，多辅以放大机构扩大转角范围，采用此种放大机构扩大转角范围，就会提高动平台重量，机构运行的速度降低，而且运动复杂，运动的正反解都很困难，提高了开发应用的成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种四自由度并联机构，便于机构末端执行器绕动平台轴线的转动，结构简单，提高机构的运行速度。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种四自由度并联机构，包括固定架、动平台以及对称布置在所述固定架与动平台之间的四条结构相同的支链,其特征在于：所述动平台主要由主平台和副平台构成，所述副平台套接在所述主平台上，所述主平台和副平台之间通过锥齿轮副连接，所述锥齿轮副中的大锥齿轮的轴线与所述主平台的轴线同轴并固定在所述副平台一侧，所述锥齿轮副中的小锥齿轮安装在所述主平台上，所述大锥齿轮和小锥齿轮的轴线相互垂直，所述小锥齿轮的下部安装有末端执行器。通过驱动副平台上下摆动，通过锥齿轮副的将运动方向改变，从而使末端执行器能够转动，极大的简化了结构，并且能够使末端执行器获得较大的转角，从而取代了现有结构中的放大机构。
优选地，所述支链包括近架杆和两个平行的远架杆，所述近架杆一端与固定在固定架上的驱动端固接，另一端与上连接轴固接；所述远架杆一端与所述上连接轴球铰接，另一端与固接在所述动平台上的下连接轴球铰接。
优选地，所述动平台上的下连接轴为四个，分别为主平台上三个，副平台上一个，其中，主平台上的三个下连接轴处于同一水平面，所述副平台上的下连接轴与副平台固接，并随副平台绕主平台转动。
本发明的有益效果是: 本发明结构简单，运动方式明确，由于锥齿轮副的大传动比获得较大的转角范围，取缔放大机构的使用，极大提高了运动的速度。此外，该机构主平台和副平台分工明确，利用主平台及其与相连的三条支链控制末端执行器的三维平动，利用副平台及与其相连的支链实现副平台绕主平台的转动，使得运动的正反解的复杂程度大大下降，具有更高的可行性及可控性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中动平台的结构示意图。
图中：1.固定架，2.驱动轴，3.近架杆，4.下连接轴，5.上连接轴，6、7.远架杆，8.动平台，9.副平台，10.主平台，11.锥齿轮副。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式，如图1所示，参考图1，本发明是一种具有三维平动一维转动的四自由度并联机构，包括固定架1、动平台8以及对称布置在所述固定架1与动平台8之间的四条结构相同的支链构成；每条支链由近架杆3、远架杆6和7以及连接所述近架杆3和远架杆6和7的上连接轴5构成。所述近架杆3的一端与固定架1的驱动轴2固接，其另一端与上连接轴5固接；所述远架杆6和7平行设置，其一端分别通过球铰链与所述上连接轴3球铰接，另一端分别通过球铰链与固接于所述动平台8上的下连接轴4球铰接。所述固定架1的驱动轴2为与其固接的近架杆3提供一个转动自由度。动平台8由主平台10和副平台9构成，两平台间通过转动副实现连接。
上述连接结构限制了主平台10的三个回转自由度以及副平台9的两个回转自由度，通过主平台实现三维平动，而副平台通过转动副连接在主平台上，并利用与其固结的锥齿轮副将主平台和副平台的相互转动转化为末端执行器绕竖直方向的转动，进而实现换向。
参考图2，动平台8配以换向机构可实现末端执行器绕自身轴线的转动。该换向机构由锥齿轮副11组成，其中大锥齿轮固结在副平台上，小锥齿轮通过转动副连接在主平台上。副平台9通过转动副连接在主平台上，从而利用副平台的转动带动大锥齿轮转动，进而带动小锥齿轮转动，从而实现与小锥齿轮相连的末端执行器沿竖直方向上的转动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种四自由度并联机构，包括固定架、动平台以及对称布置在所述固定架与动平台之间的四条结构相同的支链，其特征在于：所述动平台主要由主平台和副平台构成，所述副平台套接在所述主平台上，所述主平台和副平台之间通过锥齿轮副连接；
所述主平台呈T型，且所述副平台通过转动副连接于T型主平台的水平段；所述锥齿轮副中的大锥齿轮的轴线与所述主平台的水平段的轴线同轴且所述大锥齿轮固定在所述副平台的一侧，所述锥齿轮副中的小锥齿轮安装在所述主平台上，所述大锥齿轮和小锥齿轮的轴线相互垂直，所述小锥齿轮的下部安装有末端执行器；
所述动平台上的下连接轴为四个，分别为主平台上三个，副平台上一个，其中，主平台上的三个下连接轴处于同一水平面，所述副平台上的下连接轴与副平台固接，并随副平台绕主平台转动；
所述支链包括近架杆和两个平行的远架杆，所述近架杆一端与固定在固定架上的驱动端固接，另一端与上连接轴固接；所述远架杆一端与所述上连接轴球铰接，另一端与固接在所述动平台上的下连接轴球铰接。
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