CN108789375A - 一种两平移一转动2urr-cpr并联机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种两平移一转动2URR‑CPR并联机构，包括动平台和定平台，定平台和动平台通过第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链传动相连，第一运动支链和第二运动支链对称布置，本发明的两平移一转动2URR‑CPR并联机构具有结构简单、工作空间大、易于制造装配、刚度大、承载能力强的优点；且该并联机构属于面对称的并联机构，有一个非对称分支，与对称的并联机构相比工作空间大，与非对称并联机构相比各向同性的性能较好。

Description

一种两平移一转动2URR-CPR并联机构

技术领域

本发明涉及机械并联机构技术领域，特别是涉及一种两平移一转动

2URR-CPR并联机构。

背景技术

在机械结构中，并联机构可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。串联机构是指若干个单自由度的基本机构顺序联接，每一个前置机构的输出运动是后置机构的输入，若联接点设在前置机构中作简单运动的构件上，即形成所谓的串联式组合。

并联机构与串联机构相比具有刚度大、承载能力高、累计误差小、动力学性能好等优点，被广泛应用于众多技术领域。与六自由度并联机构相比，少自由度并联机构具有结构简单、驱动元件少、控制简单方便、造价低廉、工作空间大等优点。近年来，少自由度并联机构中的三自由度并联机构越来越受到研究者的重视，尤其是能实现两平移一转动的空间并联机构。这种两移一转三自由度并联机构被广泛的应用在工业机器人、虚轴数控机床、调姿减振平台、海洋运动模拟器等领域。目前提出的大部分两平移一转动的并联机构结构复杂、运动副空间位置复杂、从而导致机构制造成本高、实用性差，并且现有的对称三自由度并联机构工作空间较小。

因此，如何改变现有技术中，两平移一转动并联机构结构复杂、加工装配困难、工作空间小的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出一种结构简单、工作空间大、易于制造装配、刚度大、承载能力强并且能实现两平移一转动的并联机构，同时增大三自由度并联机构的工作空间。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种两平移一转动2URR-CPR并联机构，包括动平台和定平台，所述定平台和所述动平台通过第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链传动相连，所述第一运动支链和所述第二运动支链对称设置；

所述第一运动支链包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述定平台通过第一万向铰相连，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆铰接，所述第二连杆的另一端与所述动平台铰接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接轴的轴线、所述第二连杆与所述动平台的铰接轴的轴线和所述第一万向铰远离所述定平台的转动副的轴线相平行；

所述第二运动支链包括第三连杆和第四连杆，所述第三连杆的一端与所述定平台通过第二万向铰相连，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆铰接，所述第四连杆的另一端与所述动平台铰接，所述第三连杆与所述第四连杆铰接轴的轴线、所述第四连杆与所述动平台的铰接轴的轴线和所述第二万向铰远离所述定平台的转动副的轴线相平行，所述第三连杆与所述第四连杆铰接轴的轴线和所述第一连杆与所述第二连杆铰接轴的轴线相平行；

所述第三运动支链包括伸缩杆，所述伸缩杆的长度可调，所述伸缩杆的一端与所述动平台铰接，所述伸缩杆的另一端与所述定平台相连并构成圆柱副，所述圆柱副的轴线、所述伸缩杆与所述动平台的铰接轴的轴线和所述第一连杆与所述第二连杆铰接轴的轴线相平行。

优选地，所述第一连杆与所述第二连杆铰接的一端设置连接头，所述连接头具有对称设置的两个夹板，所述夹板上设置轴孔，所述第二连杆与所述第一连杆铰接的一端设置插板，所述插板上设置与所述轴孔相适配的通孔，所述插板的厚度较两个所述夹板之间的距离短，所述插板插入两个所述夹板之间并用铰接轴相连。

优选地，所述伸缩杆包括套杆和滑杆，所述套杆套装于所述滑杆的外部，所述套杆与所述滑杆滑动连接，所述套杆与所述动平台铰接，所述滑杆与所述定平台相连并构成所述圆柱副。

优选地，所述定平台上设置有连接座，所述连接座具有连接杆，所述滑杆与所述定平台连接的一端设置连接块，所述连接块可滑动地设置于所述连接杆上，所述连接块能够绕所述连接杆转动。

优选地，所述连接座与所述定平台螺栓连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的两平移一转动2URR-CPR并联机构，包括动平台和定平台，定平台和动平台通过第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链传动相连，第一运动支链和第二运动支链对称设置，本发明的两平移一转动2URR-CPR并联机构分支中只包含转动副、移动副和圆柱副，结构简单易于装配和精密加工。且该并联机构属于面对称的并联机构，有一个非对称分支，与对称的并联机构相比工作空间大，与非对称并联机构相比各向同性的性能较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的两平移一转动2URR-CPR并联机构的结构示意图；

其中，1为动平台，2为定平台，3为第一连杆，4为第二连杆，5为第一万向铰，6为第三连杆，7为第四连杆，8为第二万向铰，9为套杆，10为滑杆，11为连接座，12为连接块，A为第一连杆与第二连杆铰接形成转动副，B为第二连杆与动平台铰接形成的转动副，C为伸缩杆与动平台铰接形成的转动副。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1，其中，图1为本发明的两平移一转动2URR-CPR并联机构的结构示意图。

本发明提供一种两平移一转动2URR-CPR并联机构，包括动平台1和定平台2，定平台2和动平台1通过第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链传动相连，第一运动支链和第二运动支链对称设置。

第一运动支链包括第一连杆3和第二连杆4，第一连杆3的一端与定平台2通过第一万向铰5相连，第一连杆3的另一端与第二连杆4铰接，第二连杆4的另一端与动平台1铰接，第一连杆3与第二连杆4铰接轴的轴线、第二连杆4与动平台1的铰接轴的轴线和第一万向铰5远离定平台的转动副的轴线相平行；第一连杆3与第二连杆4铰接处形成转动副A，第二连杆4与动平台1铰接处形成转动副B，转动副A、转动副B和第一万向铰5的一个转动副的轴线相平行。

第二运动支链包括第三连杆6和第四连杆7，第三连杆6的一端与定平台2通过第二万向铰8相连，第三连杆6的另一端与第四连杆7铰接，第四连杆7的另一端与动平台1铰接，第三连杆6与第四连杆7铰接轴的轴线、第四连杆7与动平台1的铰接轴的轴线和第二万向铰8远离定平台的转动副的轴线相平行，第三连杆6与第四连杆7铰接轴的轴线和第一连杆3与第二连杆4铰接轴的轴线相平行；第二运动支链的结构与第一运动支链的结构相同，对称设置，转动副B与第四连杆7与动平台1铰接的轴线相平行。

第三运动支链包括伸缩杆，伸缩杆的长度可调，伸缩杆的一端与动平台1铰接，伸缩杆的另一端与定平台2相连并构成圆柱副，伸缩杆与动平台1铰接形成转动副C，转动副C与圆柱副的轴线相平行，转动副C与转动副B的轴线相平行。

具体地，第一连杆3与第二连杆4铰接的一端设置连接头，连接头具有对称设置的两个夹板，夹板上设置轴孔，第二连杆4与第一连杆3铰接的一端设置插板，插板上设置与轴孔相适配的通孔，插板的厚度较两个夹板之间的距离短，插板插入两个夹板之间并用铰接轴相连。本发明的两平移一转动2URR-CPR并联机构，结构简单，便于装配。

更具体地，伸缩杆包括套杆9和滑杆10，套杆9套装于滑杆10的外部，套杆9与滑杆10滑动连接，套杆9与动平台1铰接，滑杆10与定平台2相连并构成圆柱副。在本发明的其它具体实施方式中，套杆9和滑杆10的结构可由其它能够组成移动副的结构代替。

定平台2上设置有连接座11，连接座11具有连接杆，滑杆10与定平台2连接的一端设置连接块12，连接块12可滑动地设置于连接杆上，连接块12能够绕连接杆转动。

进一步地，连接座11与定平台2螺栓连接，连接紧固，拆装方便。

本发明的两平移一转动2URR-CPR并联机构属于面对称的并联机构，有一个非对称分支，与对称的并联机构相比工作空间大，与非对称并联机构相比各向同性的性能较好；只包含转动副、移动副和圆柱副，结构简单，易于装配和精密加工。

如图1所示，空间直角坐标系OXYZ固定于定平台，其中Z轴垂直于定平台，X轴Y轴共同平行于定平台平面，X轴的轴线方向平行于圆柱副轴线方向。动平台可以实现绕着X轴的转动，沿着Y、Z轴平移的三自由度运动。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种两平移一转动2URR-CPR并联机构，其特征在于：包括动平台和定平台，所述定平台和所述动平台通过第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链传动相连，所述第一运动支链和所述第二运动支链对称布置；

所述第一运动支链包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述定平台通过第一万向铰相连，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆铰接，所述第二连杆的另一端与所述动平台铰接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接轴的轴线、所述第二连杆与所述动平台的铰接轴的轴线和所述第一万向铰远离所述定平台的转动副的轴线相平行；

所述第二运动支链包括第三连杆和第四连杆，所述第三连杆的一端与所述定平台通过第二万向铰相连，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆铰接，所述第四连杆的另一端与所述动平台铰接，所述第三连杆与所述第四连杆铰接轴的轴线、所述第四连杆与所述动平台的铰接轴的轴线和所述第二万向铰远离所述定平台的转动副的轴线相平行，所述第三连杆与所述第四连杆铰接轴的轴线和所述第一连杆与所述第二连杆铰接轴的轴线相平行；

所述第三运动支链包括伸缩杆，所述伸缩杆的长度可调，所述伸缩杆的一端与所述动平台铰接，所述伸缩杆的另一端与所述定平台相连并构成圆柱副，所述圆柱副的轴线、所述伸缩杆与所述动平台的铰接轴的轴线和所述第一连杆与所述第二连杆铰接轴的轴线相平行。

2.根据权利要求1所述的两平移一转动2URR-CPR并联机构，其特征在于：所述第一连杆与所述第二连杆铰接的一端设置连接头，所述连接头具有对称设置的两个夹板，所述夹板上设置轴孔，所述第二连杆与所述第一连杆铰接的一端设置插板，所述插板上设置与所述轴孔相适配的通孔，所述插板的厚度较两个所述夹板之间的距离短，所述插板插入两个所述夹板之间并用铰接轴相连。

3.根据权利要求1所述的两平移一转动2URR-CPR并联机构，其特征在于：所述伸缩杆包括套杆和滑杆，所述套杆套装于所述滑杆的外部，所述套杆与所述滑杆滑动连接，所述套杆与所述动平台铰接，所述滑杆与所述定平台相连并构成所述圆柱副。

4.根据权利要求3所述的两平移一转动2URR-CPR并联机构，其特征在于：所述定平台上设置有连接座，所述连接座具有连接杆，所述滑杆与所述定平台连接的一端设置连接块，所述连接块可滑动地设置于所述连接杆上，所述连接块能够绕所述连接杆转动。

5.根据权利要求4所述的两平移一转动2URR-CPR并联机构，其特征在于：所述连接座与所述定平台螺栓连接。