CN105936044A - 一种完全解耦式两转一移三自由度并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种完全解耦式两转一移三自由度并联机构，其包括定平台、动平台以及连接这两个平台的三条支链，第一支链上、下连杆分别通过虎克铰和转动副与动平台和定平台连接，第二支链上、下连杆通过球副和虎克铰与动平台和定平台连接，第三支链上、下连杆均通过转动副与动平台和定平台连接，这三个支链的上、下连杆均通过移动副连接，所述第三支链连接动平台的转动副轴线与第一支链中虎克铰连接动平台的轴线重合，第三支链连接定平台的转动副轴线平行于第一支链转动副轴线，且与第二支链中虎克铰连接定平台的轴线重合。本发明机构单自由度运动副数目少，结构刚度高；输入与输出之间存在一一对应关系，运动完全解耦，控制模型简单，实用性强。

Description

一种完全解耦式两转一移三自由度并联机构
技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。
背景技术
自1983年Hunt提出了3-RPS并联机构后，两转一移三自由度并联机构便受到广泛的关注，可应用于运动模拟器、坐标测量机、加工中心的主轴头等，其中最典型的应用就是作为并联机床的主轴头，在该主轴头上附加一个二自由度的转头，便能实现航空航天、汽车工业等领域复杂零件的加工。3-RPS并联机构并不存在两条连续转轴，其运动学方程复杂，不易于实现控制。Tricept机构(3UPS-UP三自由度并联机构)等含UP约束分支的两转一移并联机构具有两条连续转轴，具有运动学标定和控制容易的优点，还有中国专利CN201310078089.9、201110357878.7、CN201210445025.3和CN200920117054.0提出的机构也具有两条连续转轴。但是以上这些存在两条连续转轴的两转一移并联机构运动耦合性强，即运动输入与输出之间不存在简单的一一对应关系，控制难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种单自由度运动副数目少、输入与输出之间存在一一对应关系的完全解耦式两转一移三自由度并联机构。
本发明包括定平台、动平台以及连接这两个平台的三条支链，其中，第一支链的上连杆的一端通过虎克铰与动平台连接，该上连杆的另一端通过移动副与下连杆的一端连接，该下连杆的另一端通过转动副与定平台连接；第二支链的上连杆的一端通过球副与动平台连接，该上连杆的另一端通过移动副与下连杆的一端连接，该下连杆的另一端通过虎克铰与定平台连接；第三支链的上连杆的一端通过转动副与动平台连接，该上连杆的另一端通过移动副与下连杆的一端连接，该下连杆的另一端通过另一转动副与定平台连接。上述第三支链连接动平台的转动副轴线与第一支链中虎克铰连接动平台的轴线重合，第三支链连接定平台的转动副轴线平行于第一支链连接定平台的转动副轴线、并与第二支链中虎克铰连接定平台的轴线重合。
本发明与现有技术相比具有如下优点：机构单自由度运动副数目少，结构刚度高；输入与输出之间存在一一对应关系，运动完全解耦，控制模型简单，实用性强。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
具体实施方式
在图1所示的完全解耦式两转一移三自由度并联机构示意图中，第一支链的上连杆4的一端通过虎克铰3与动平台2连接，该上连杆的另一端通过移动副5与下连杆6的一端连接，该下连杆的另一端通过转动副7与定平台1连接；第二支链的上连杆9的一端通过球副8与动平台连接，该上连杆的另一端通过移动副10与下连杆11的一端连接，该下连杆的另一端过虎克铰12与定平台连接；第三支链的上连杆14的一端通过转动副13与动平台连接，该上连杆的另一端通过移动副15与下连杆16的一端连接，该下连杆的另一端通过另一转动副17与定平台连接。上述第三支链连接动平台的转动副13轴线与第一支链中虎克铰3连接动平台的轴线重合，第三支链连接定平台的转动副17轴线平行于第一支链转动副7轴线，并与第二支链中虎克铰12连接定平台的轴线重合。

Claims (2)

1.一种完全解耦式两转一移三自由度并联机构，其包括定平台、动平台以及连接这两个平台的三条支链，其特征在于：第一支链的上连杆的一端通过虎克铰与动平台连接，该上连杆的另一端通过移动副与下连杆的一端连接，该下连杆的另一端通过转动副与定平台连接；第二支链的上连杆的一端通过球副与动平台连接，该上连杆的另一端通过移动副与下连杆的一端连接，该下连杆的另一端通过虎克铰与定平台连接；第三支链的上连杆的一端通过转动副与动平台连接，该上连杆的另一端通过移动副与下连杆的一端连接，该下连杆的另一端通过另一转动副与定平台连接。
2.根据权利要求1所述的完全解耦式两转一移三自由度并联机构，其特征在于：所述第三支链连接动平台的转动副轴线与第一支链中虎克铰连接动平台的轴线重合，第三支链连接定平台的转动副轴线平行于第一支链连接定平台的转动副轴线、并与第二支链中虎克铰连接定平台的轴线重合。
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