CN107972018A - 一种四支链并联机构 - Google Patents

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杨世明
马庆国
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

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Abstract

本发明公开了一种四支链并联机构，包括定平台和动平台以及连接它们的一条RRPS运动支链和三条SPS运动支链，RRPS运动支链包括第一旋转副、第二旋转副、第一移动副和第一球副，第一旋转副的轴线与定平台垂直，第一旋转副、第二旋转副、第一移动副和第一球副之间顺次通过第一连杆、第二连杆和第三连杆连接，SPS运动支链包括第二球副、第二移动副和第三球副，第二球副、第二移动副和第三球副之间顺次通过第四连杆和第五连杆连接，第一球副和第三球副与动平台相连，第一旋转副和第二球副与定平台相连。本发明自由度多、刚度大、动平台工作空间大、容易控制。

Description

一种四支链并联机构
技术领域
本发明属于机器人和机械制造领域，更具体地涉及一种四支链并联机构。
背景技术
并联机构可定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动支链相连接，具有两个及两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机构具有运动精度高，刚度大，动态响应好等优点，但六自由度并联机构支链较多，受运动支链干涉的影响，运动空间普遍较小，现有的四支链并联机构自由度普遍较少，严重制约了并联机构在工业和机器人等领域的应用，所以研究四支链六自由度且具有较大工作空间的并联机构具有重要的应用价值。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种四支链并联机构，该机构自由度多、刚度大、动平台工作空间大、容易控制。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种四支链并联机构，包括定平台和动平台，在所述定平台和所述动平台之间布置有一条RRPS运动支链和三条结构相同的SPS运动支链，所述RRPS运动支链包括第一旋转副、第二旋转副、第一移动副和第一球副，所述第一球副与所述动平台相连，所述第一旋转副与所述定平台相连，所述第一旋转副的轴线与所述定平台垂直，所述第一旋转副、所述第二旋转副、所述第一移动副和所述第一球副之间顺次通过第一连杆、第二连杆和第三连杆连接，所述SPS运动支链包括第二球副、第二移动副和第三球副，所述第三球副与所述动平台相连，所述第二球副与所述定平台相连，所述第二球副、所述第二移动副和所述第三球副之间顺次通过第四连杆和第五连杆连接。
所述定平台和所述动平台中心处安装有一条RRPS运动支链。
所述第一移动副和所述第二旋转副轴线垂直。
所述第二旋转副和所述第一旋转副轴线垂直。
三条结构相同的所述SPS运动支链沿周向均布在所述定平台和所述动平台之间。
在所述定平台上固定有旋转座，所述第一连杆的一端安装在所述旋转座内，二者形成所述第一旋转副。
在所述定平台上固定有球座，在所述第四连杆的一端固定有球头，所述第四连杆上的球头安装在所述定平台的球座内，二者形成所述第二球副。
在所述动平台上固定有球座，在所述第三连杆的一端固定有球头，所述第三连杆上的球头安装在所述动平台的球座内，二者形成所述第一球副，所述第三球副与所述第一球副结构相同。
本发明具有的优点和积极效果是：通过采用一条RRPS运动支链和三条SPS运动支链连接定平台和动平台构成并联机构，可实现动平台在空间三个方向上的转动和三个方向上的移动，机构对称、自由度多、刚度大、动平台工作空间大、容易控制、实用性强、在实现特定运动轨迹时更方便。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明的定平台结构示意图；
图3为本发明的动平台结构示意图；
图4为本发明的RRPS运动支链结构示意图；
图5为本发明的SPS运动支链结构示意图。
图中：1、定平台；101、旋转座；102、球座；2、第一连杆；3、第二连杆；4、第三连杆；401、球头；5、第四连杆；501、球头；6、第五连杆；7、动平台；701、球座；R1-第一旋转副；R2-第二旋转副；P1-第一移动副；P2-第一移动副；S1-第一球副；S2-第二球副；S3-第三球副。
具体实施方式
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：
请参阅图1～图5，一种四支链并联机构，包括定平台1和动平台7，在所述定平台1和所述动平台7之间布置有一条RRPS运动支链和三条结构相同的SPS运动支链。
所述RRPS运动支链包括第一旋转副R1、第二旋转副R2、第一移动副P1和第一球副S1，所述第一球副S1与所述动平台7相连，所述第一旋转副R1与所述定平台1相连，所述第一旋转副R1的轴线与所述定平台1垂直，所述第一旋转副R1、所述第二旋转副R2、所述第一移动副P1和所述第一球副S1之间顺次通过第一连杆2、第二连杆3和第三连杆4连接。
所述SPS运动支链包括第二球副S2、第二移动副P2和第三球副S3，所述第三球副S3与所述动平台7相连，所述第二球副S2与所述定平台1相连，所述第二球副S2、所述第二移动副P2和所述第三球副S3之间顺次通过第四连杆5和第五连杆6连接。
在本实施例中，为了实现特定的运动轨迹，可以使所述第一移动副P1和所述第二旋转副R2轴线垂直和/或所述第二旋转副R2和所述第一旋转副R1轴线垂直，还可以使三条结构相同的SPS运动支链沿周向均布在所述定平台1和所述动平台7之间，所述定平台1和所述动平台7中心处安装有一条RRPS运动支链。在本实施例中，在所述定平台1上固定有旋转座101，所述第一连杆2的一端安装在所述旋转座101内，二者形成所述第一旋转副R1。在所述定平台1上固定有球座102，在所述第四连杆5的一端固定有球头501，所述第四连杆5上的球头501安装在所述定平台1的球座102内，二者形成所述第二球副S2。在所述动平台7上固定有球座701，在所述第三连杆4的一端固定有球头401，所述第三连杆4上的球头401安装在所述动平台7的球座701内，二者形成所述第一球副S1，所述第三球副S3与所述第一球副S1结构相同。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种四支链并联机构，包括定平台和动平台，其特征在于，在所述定平台和所述动平台之间布置有一条RRPS运动支链和三条结构相同的SPS运动支链，所述RRPS运动支链包括第一旋转副、第二旋转副、第一移动副和第一球副，所述第一球副与所述动平台相连，所述第一旋转副与所述定平台相连，所述第一旋转副的轴线与所述定平台垂直，所述第一旋转副、所述第二旋转副、所述第一移动副和所述第一球副之间顺次通过第一连杆、第二连杆和第三连杆连接。所述SPS运动支链包括第二球副、第二移动副和第三球副，所述第三球副与所述动平台相连，所述第二球副与所述定平台相连，所述第二球副、所述第二移动副和所述第三球副之间顺次通过第四连杆和第五连杆连接。
2.根据权利要求1所述的四支链并联机构，其特征在于，所述第一移动副和所述第二旋转副轴线垂直。
3.根据权利要求1所述的四支链并联机构，其特征在于，所述第二旋转副和所述第一旋转副轴线垂直。
4.根据权利要求1所述的四支链并联机构，其特征在于，三条结构相同的所述SPS运动支链沿周向均布在所述定平台和所述动平台之间。
5.根据权利要求1所述的四支链并联机构，其特征在于，所述定平台和所述动平台中心处安装有一条RRPS运动支链。
6.根据权利要求1所述的四支链并联机构，其特征在于，在所述定平台上固定有旋转座，所述第一连杆的一端安装在所述旋转座内，二者形成所述第一旋转副。
7.根据权利要求1所述的四支链并联机构，其特征在于，在所述定平台上固定有球座，在所述第四连杆的一端固定有球头，所述第四连杆上的球头安装在所述定平台的球座内，二者形成所述第二球副。
8.根据权利要求1所述的四支链并联机构，其特征在于，在所述动平台上固定有球座，在所述第三连杆的一端固定有球头，所述第三连杆上的球头安装在所述动平台的球座内，二者形成所述第一球副，所述第三球副与所述第一球副结构相同。
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