CN110202551A - 一种二自由度球面运动连杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二自由度球面运动连杆机构，包括十三、十四或十六个连杆以及连接它们的运动副，机构的转动中心为各球面连杆的球心，所有点都在以某一点为球心的同心球面上的连杆即为球面连杆。第一和第六连杆、第二和第五连杆、第三和第四连杆、第七和第八连杆两端转动副轴线间夹角分别对应相等。可以将上述三种连接方式中与第一连杆相连接的第八连杆和与第二连杆相连接的第三连杆作为机构输入，第六连杆为末端连杆。该球面运动连杆机构，机构的固定连杆和末端连杆在运动过程中始终关于中间平面对称，可以实现完全对称的运动；末端连杆可以以位于对称平面上且过转动中心的任意直线为轴线进行连续转动，给机构的应用和控制带来了很大的方便。

Description

一种二自由度球面运动连杆机构

技术领域

本发明涉及机器人可展机构技术领域，特别是涉及一种二自由度球面运动连杆机构。

背景技术

机构中各运动构件上都在同心球面上的运动机构称为球面机构。球面两自由度机构可以实现沿球面曲线的运动，可用于建筑顶棚的组建，球形运动轨迹的追踪，球形物体的检测等方面。

已有的球面两自由度连杆装置中，其输出运动是机构上一点在球面上的移动，而很多情况需要末端连杆在球面上具有灵活的运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种在运动过程中固定连杆和末端连杆始终关于中间平面保持对称、且末端连杆具有以球面连杆的球心为转动中心的沿球面曲线运动的二自由度球面运动连杆机构。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种二自由度球面运动连杆机构，包括十三、十四或十六个连杆以及连接它们的运动副。

第一种连接方式：

本发明包括十三个连杆以及连接它们的运动副，其中，第一连杆为固定连杆，其一端通过弧形移动副一与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一与第三连杆和第十连杆的一端连接或与第三连杆的一端连接、第十连杆的一端通过转动副十与第二连杆或第三连杆的一部位连接，第三连杆的另一端通过转动副二与第四连杆和第十三连杆的一部位连接，第四连杆的另一端通过转动副四与第五连杆和第九连杆的一端连接或与第五连杆的一端连接、第九连杆的一端通过转动副九与第四连杆或第五连杆的一部位连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二与第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副五与第七连杆和第十一连杆的一端连接或与第七连杆的一端连接、第十一连杆的一端通过转动副十一与第六连杆或第七连杆的一部位连接，第七连杆的另一端通过转动副六与第八连杆的一端和第十三连杆的一部位连接，第八连杆的另一端通过转动副八与第一连杆的另一端和第十二连杆的一端连接或与第一连杆的另一端连接、第十二连杆的一端通过转动副十二与第八连杆或第一连杆的一部位连接。第九连杆和第十连杆在转动副三处通过弧形移动副三与第十三连杆的一部位连接，第十一连杆和第十二连杆在转动副七处通过弧形移动副四与第十三连杆的一部位连接。

转动副一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二的轴线汇交于一点即O点，该O点为球面连杆所构成的球面的球心，第一连杆与第六连杆的对称面为中间平面。

第二种连接方式：

本发明包括十四个连杆以及连接它们的运动副，其中，第一连杆为固定连杆，其一端通过弧形移动副一与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一与第三连杆和第十连杆的一端连接或与第三连杆的一端连接、第十连杆的一端通过转动副九与第三连杆的一部位连接，第三连杆的另一端通过转动副二与第四连杆和第十三连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副三与第五连杆和第九连杆的一端连接或与第五连杆的一端连接、第九连杆的一端通过转动副八与第四连杆的一部位连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二与第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四与第七连杆和第十一连杆的一端连接或与第七连杆的一端连接、第十一连杆的一端通过转动副十与第七连杆的一部位连接，第七连杆的另一端通过转动副五与第八连杆和第十四连杆的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六与第一连杆的另一端连接或与第一连杆的另一端连接、第十二连杆的一端通过转动副十一与第八连杆的一部位连接，第十三杆的另一端通过弧形移动副三与第十四杆的另一端连接，第九连杆的另一端通过转动副七与第十、十一、十二连杆的另一端和构件一的一端连接，构件一的另一端通过弧形移动副四与第十三、十四连杆的一部位连接。

第三种连接方式：

本发明包括十六个连杆以及连接它们的运动副，其中，第一连杆为固定连杆，其一端通过弧形移动副一与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一与第三连杆和第十连杆的一端连接或与第三连杆的一端连接、第十连杆的一端通过转动副十四与第三连杆的一部位连接，第三连杆的另一端通过转动副二与第四连杆和T形连杆一的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副三与第五连杆和第九连杆的一端连接或与第五连杆的一端连接、第九连杆的一端通过转动副十三与第四连杆的一部位连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二与第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四与第七连杆和第十一连杆的一端连接或与第七连杆的一端连接、第十一连杆的一端通过转动副十五与第七连杆的一部位连接，第七连杆的另一端通过转动副五与第八连杆和T形连杆二的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六与第一连杆的另一端和第十二连杆的一端连接或与第七连杆的一端连接、第十二连杆的一端通过转动副十六与第八连杆的一部位连接，第九、十、十一、十二连杆的另一端通过转动副七与T形连杆的一端连接；转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线汇交于机构的转动中心O；第十三连杆的一端通过转动副八与T形连杆一的另一端连接，第十三连杆的另一端通过转动副九与第十四连杆的一端连接，第十四连杆的另一端通过转动副十与T形连杆三的另一端和第十五连杆的一端连接，第十五连杆的另一端通过转动副十一与第十六连杆的一端连接，第十六连杆的另一端通过转动副十二与T形连杆二的另一端连接；第十三连杆、第十四连杆和转动副八、九、十构成三自由度平面子链一，第十五连杆、第十六连杆和转动副十、十一、十二构成三自由度平面子链二，并且转动副二、五、七的轴线与三自由度平面子链中的转动副轴线垂直。

上述三种连接方式中，在第一种连接方式中，第九连杆通过转动副九与第四连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副十与第三连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副与第七连杆的一部位连接，第十二连杆通过转动副十二与第八连杆一部位连接。要保证第四连杆上转动副四和转动副九轴线间的夹角与第三连杆上转动副一和转动副十轴线间的夹角相等，第七连杆上转动副五和转动副十一轴线间的夹角与第八连杆上转动副八和转动副十二轴线间的夹角相等；在第二种连接方式中，第九连杆通过转动副八与第四连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副九与第三连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副十与第七连杆的一部位连接，第十二连杆通过转动副十一与第八连杆的一部位连接，要保证第三连杆上转动副一和转动副九轴线间的夹角与第四连杆上转动副三和转动副八轴线间的夹角相等，保证第七连杆上转动副四和转动副十轴线间的夹角与第八连杆上转动副六和转动副十一轴线间的夹角相等；在第三种连接方式中，第九连杆通过转动副十三与第四连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副十四与第一连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副十五与第七连杆的一部位连接，第十二连杆通过转动副十六与第八连杆的一部位连接，要保证第四连杆上转动副三和转动副十三轴线间的夹角与第三连杆上转动副一和转动副十四轴线间的夹角相等，保证第七连杆上转动副四和转动副十五轴线间的夹角与第八连杆上转动副六和转动副十六轴线间的夹角相等。

三种连接方式中，机构的转动中心为各球面连杆的球心，所有点都在以某一点为球心的同心球面上的连杆即为球面连杆。第一和第六连杆、第二和第五连杆、第三和第四连杆、第七和第八连杆两端转动副轴线间夹角分别对应相等。

可以将上述三种连接方式中与第一连杆相连接的第八连杆和与第二连杆相连接的第三连杆作为机构输入，第六连杆为末端连杆。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的二自由度球面运动连杆机构，机构的固定连杆和末端连杆在运动过程中始终关于中间平面对称，可以实现完全对称的运动；末端连杆可以以位于对称平面上且过转动中心的任意直线为轴线进行连续转动，给机构的应用和控制带来了很大的方便。

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他的附图。

图1为是本发明的实施例1的示意图；

图2是本发明的实施例2的示意图；

图3是本发明的实施例3的示意图；

图4是本发明的实施例4的示意图；

图5是本发明的实施例5的示意图；

图6是本发明的实施例6的示意图；

图7是本发明的实施例7的示意图；

图8是本发明的实施例8的示意图；

图9是本发明的实施例9的示意图；

图10是本发明的实施例10的示意图；

其中，1-第一连杆、2-第二连杆、3-第三连杆、4-第四连杆、5-第五连杆、6-第六连杆、7-第七连杆、8-第八连杆、9-第九连杆、10-第十连杆、11-第十一连杆、12-第十二连杆、13-第十三连杆、14-第十四连杆、15-第十五连杆、16-第十六连杆、T1-T形连杆一、T2-T形连杆二、T3-T形连杆三、G1-构件一、M1-弧形移动副一、M2-弧形移动副二、M3-弧形移动副三、M4-弧形移动副四、P1-移动副1、P2-移动副2、R1-转动副一、R2-转动副二、R1-转动副三、R4-转动副四、R5-转动副五、R6-转动副六、R7-转动副七、R8-转动副八、R9-转动副九、R10-转动副十、R11-转动副十一、R12-转动副十二。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种在运动过程中固定连杆和末端连杆始终关于中间平面保持对称、且末端连杆具有以球面连杆的球心为转动中心的沿球面曲线运动的二自由度球面运动连杆机构。

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。

实施例一

在图1所示的球面运动连杆机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第二连杆2的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一R1与第三连杆3和第十连杆10的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4的一端和第十三连杆13的一部位连接，第四连杆的另一端通过转动副四R4与第五连杆5和第九连杆9的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副五R5与第七连杆7和第十一连杆11的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副六R6与第八连杆8的一端和第十三连杆的一部位连接。第八连杆的另一端通过转动副八R8与第一连杆的另一端和第十二连杆12的一端连接。第九连杆和第十连杆在转动副三R3处通过弧形移动副三M3与第十三连杆的一部位连接，第十连杆和第十一连杆在转动副七R7处通过弧形移动副四M4与第十三连杆的一部位连接。转动副一、二、三、四、五、六、七、八的轴线汇交于机构的转动中心O。

实施例二

在图2所示的球面运动连杆机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第二连杆2连接，第二连杆的另一端通过转动副一R1与第三连杆3的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4的一端和第十三连杆13的一部位连接，第四连杆的另一端通过转动副四R4与第五连杆5的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副五R5与第七连杆7的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副六R6与第八连杆8的一端和第十三连杆的一部位连接。第八连杆的另一端通过转动副八R8与第一连杆的另一端连接。第九连杆9的一端通过转动副九R9与第四杆的一部分连接，第十连杆10的一端通过转动副十R10与第三杆的一部分连接，第九连杆和第十连杆的另一端在转动副三R3处通过弧形移动副三M3与第十三连杆的一部位连接，第十一连杆11的一端通过转动副十一R11与第七连杆的一部分连接，第十二连杆12的一端通过转动副十二R12与第八连杆的一部分连接，第十一连杆和第十二连杆的另一端在转动副七R7处通过弧形移动副四M4与第十三连杆的一部位连接。转动副一、二、三、四、五、六、七、八的轴线汇交于机构的转动中心O。

实施例三

在图3所示的球面运动连杆机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第二连杆2连接，另一端通过转动副一R1与第三连杆3的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副四R4与第五连杆5的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副五R5与第七连杆7的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副六R6与第八连杆8的一端连接。第八连杆的另一端通过转动副八R8与第一连杆的另一端连接。第九连杆9的一端通过转动副九R9与第五杆的一部位连接，第十连杆10的一端通过转动副十R10与第二杆的一部位连接，第九连杆和第十连杆的另一端在转动副三R3处通过弧形移动副三M3与第十三连杆的一部位连接，第十一连杆11的一端通过转动副十一R11与第六连杆的一部位连接，第十二连杆12的一端通过转动副十二R12与第一连杆的一部位连接，第十一连杆和第十二连杆的另一端在转动副七R7处通过弧形移动副四M4与第十三连杆的一部位连接。转动副一、二、三、四、五、六、七、八的轴线汇交于机构的转动中心O。

实施例四

在图4所示的球面运动连杆机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第二连杆2的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一R1与第三连杆3和第十连杆10的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4和第十三连杆13的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副三R3与第五连杆5和第九连杆9的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四R4与第七连杆7和第十一连杆11的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副五R5与第八连杆8和第十四连杆14的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六R6与第十二连杆的一端和第一连杆的另一端连接，第十三杆的另一端通过弧形移动副三M3与第十四杆的另一端连接，第九连杆的另一端通过转动副七R7与第十、十一、十二连杆的另一端和构件一G1的一端连接，构件一的另一端通过弧形移动副四M4与第十三、十四连杆的一部位连接。

实施例五

在图5所示的球面运动连杆机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第二连杆2的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一R1与第三连杆3的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4和第十三连杆13的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副三R3与第五连杆5和的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四R4与第七连杆7的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副五R5与第八连杆8和第十四连杆14的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六R6与第一连杆的另一端连接，第十三杆的另一端通过弧形移动副三M3与第十四杆的另一端连接，第九连杆9的一端通过转动副八R8与第四连杆的一部位连接，第十连杆10的一端通过转动副九R9与第三连杆的一部位连接,第十一连杆11的一端通过转动副十R10与第七连杆的一部位连接,第十二连杆12的一端通过转动副十一R11与第八连杆的一部位连接,第九连杆的另一端通过转动副七R7与第十、十一、十二连杆的另一端和构件一G1的一端连接，构件一的另一端通过弧形移动副四M4与第十三、十四连杆的一部位连接。

实施例六

在图6所示的球面运动连杆机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第二连杆2的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一R1与第三连杆3的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4和第十三连杆13的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副三R3与第五连杆5和的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四R4与第七连杆7的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副五R5与第八连杆8和第十四连杆14的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六R6与第一连杆的另一端连接，第十三杆的另一端通过弧形移动副三M3与第十四杆的另一端连接，第九连杆9的一端通过转动副八R8与第五连杆的一部位连接，第十连杆10的一端通过转动副九R9与第二连杆的一部位连接,第十一连杆11的一端通过转动副十R10与第六连杆的一部位连接,第十二连杆12的一端通过转动副十一R11与第一连杆的一部位连接,第九连杆的另一端通过转动副七R7与第十、十一、十二连杆的另一端和构件一G1的一端连接，构件一的另一端通过弧形移动副四M4与第十三、十四连杆的一部位连接。

实施例七

在图7所示的球面运动连杆机构示意图中，第二连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第一连杆2的一端连接，第二连杆2的另一端通过转动副一R1与第三连杆3和第十连杆10的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4和T形连杆一T1的一端连接，第四连杆4的另一端通过转动副三R3与第五连杆5和第九连杆9的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四R4与第七连杆7和第十一连杆11的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副五R5与第八连杆8和T形连杆二T2的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六R6与第一连杆的另一端和第十二连杆12的一端连接，第九、十、十一、十二连杆的另一端通过转动副七R7与T形连杆的一端连接，转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线相交于球面连杆的球心0，第十三连杆13的一端通过转动副八R8与T形连杆一的另一端连接，第十三连杆的另一端通过转动副九R9与第十四连杆14的一端连接，第十四连杆的另一端通过转动副十R10与T形连杆三的另一端和第十五连杆15的一端连接，第十五连杆的另一端通过转动副十一R11与第十六连杆16的一端连接，第十六连杆的另一端通过转动副十二R12与T形连杆二的另一端连接，第十三连杆、第十四连杆和转动副八、九、十构成三自由度平面子链一，第十五连杆、第十六连杆和转动副十、十一、十二构成三自由度平面子链二。

实施例八

在图8所示的球面运动连杆机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第二连杆2的一端连接，第二连杆2的另一端通过转动副一R1与第三连杆3的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4和T形连杆一T1的一端连接，第四连杆4的另一端通过转动副三R3与第五连杆5的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四R4与第七连杆7的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副五R5与第八连杆8和T形连杆二T2的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六R6与第一连杆的另一端的一端连接，第九连杆9的一端通过转动副十三R13与第四连杆的一部分连接，第十连杆10的一端通过转动副十四R14与第三连杆的一部分连接，第十一连杆11的一端通过移动副十五R15与第七连杆一部分连接，第十二连杆12的一端通过移动副十六R16与第八连杆一部分连接，第九连杆的另一端通过转动副七R7与第十、十一、十二连杆的另一端和T形杆三T3的一端连接，第十三连杆13的一端通过转动副八R8与T形连杆一的另一端和第十五连杆15的一端连接，第十三连杆的另一端通过转动副九与第十四连杆14的一端连接，第十四连杆的另一端通过转动副十R10与T形连杆三的另一端连接，第十五连杆的另一端通过转动副十一R11与第十六连杆16的一端连接，第十六连杆的另一端通过移动副一P1与T形连杆二的另一端连接；转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线相交于球面连杆的球心O，第十三连杆、第十四连杆和转动副八、九、十构成三自由度平面子链一，第十五连杆、第十六连杆和转动副十、十一、十二构成三自由度平面子链二。

实施例九

在图9所示的球面运动连杆机构示意图中，第一连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第二连杆2的一端连接，第二连杆2的另一端通过转动副一R1与第三连杆3的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4和T形连杆一T1的一端连接，第四连杆4的另一端通过转动副三R3与第五连杆5的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四R4与第七连杆7的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副五R5与第八连杆8和T形连杆二T2的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六R6与第一连杆的另一端的一端连接，第九连杆9的一端通过转动副十三R13与第四连杆的一部分连接，第十连杆10的一端通过转动副十四R14与第三连杆的一部分连接，第十一连杆11的一端通过移动副十五R15与第七连杆一部分连接，第十二连杆12的一端通过移动副十六R16与第八连杆一部分连接，第九连杆的另一端通过转动副七R7与第十、十一、十二连杆的另一端和T形杆三T3的一端连接，第十三连杆13的一端通过转动副八R8与T形连杆一的另一端连接，第十三连杆的另一端通过移动副一P1与第十四连杆14的一端连接，第十四连杆的另一端通过转动副九R9与T形连杆二的另一端和第十六连杆16的一端连接，第十五连杆15的一端通过转动副十R10与T形连杆三的另一端连接，第十五连杆的另一端通过转动副十一R11与第十六连杆16的另一端连接；转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线相交于球面连杆的球心O，第十三连杆、第十四连杆和转动副八、九、十构成三自由度平面子链一，第十五连杆、第十六连杆和转动副十、十一、十二构成三自由度平面子链二。

实施例十

在图10所示的球面运动连杆机构示意图中，第二连杆1为固定连杆，其一端通过弧形移动副一M1与第一连杆2的一端连接，第二连杆2的另一端通过转动副一R1与第三连杆3和第十连杆10的一端连接，第三连杆的另一端通过转动副二R2与第四连杆4和T形连杆一T1的一端连接，第四连杆4的另一端通过转动副三R3与第五连杆5和第九连杆9的一端连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二M2与第六连杆6的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四R4与第七连杆7和第十一连杆11的一端连接，第七连杆的另一端通过转动副五R5与第八连杆8和T形连杆二T2的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六R6与第一连杆的另一端和第十二连杆12的一端连接，第九连杆的另一端通过转动副七R7与T形杆三T3的一端和第十、十一、十二连杆的另一端连接，第十三连杆13的一端通过转动副八R8与T形连杆一的另一端连接，第十三连杆的另一端通过移动副一P1与第十四连杆14的一端连接，第十四连杆的另一端通过转动副九R9与T形连杆三的另一端和第十五连杆15的一端连接，第十五连杆的另一端通过移动副二P2与第十六连杆16的一端连接，第十六连杆的另一端通过转动副十R10与T形连杆二的另一端连接；转动副一、二、三、四、五、六、七的轴线相交于球面连杆的球心O，第十三连杆、第十四连杆和转动副八、九、移动副一构成三自由度平面子链一，第十五连杆、第十六连杆和转动副十、十一、移动副二构成三自由度平面子链二。

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 (10)

1.一种二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：包括十三个连杆以及连接它们的运动副，第一连杆为固定连杆，其一端通过弧形移动副一与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一与第三连杆和第十连杆的一端连接，或所述第二连杆的另一端与第三连杆的一端连接、第十连杆的一端通过转动副十与第二连杆或第三连杆的一部位连接；第三连杆的另一端通过转动副二与第四连杆和第十三连杆的一部位连接，第四连杆的另一端通过转动副四与第五连杆和第九连杆的一端连接，或所述第四连杆的另一端与第五连杆的一端连接、第九连杆的一端通过转动副九与第四连杆或第五连杆的一部位连接；第五连杆的另一端通过弧形移动副二与第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副五与第七连杆和第十一连杆的一端连接，或所述第六连杆的另一端与第七连杆的一端连接、第十一连杆的一端通过转动副十一与第六连杆或第七连杆的一部位连接；第七连杆的另一端通过转动副六与第八连杆的一端和第十三连杆的一部位连接，第八连杆的另一端通过转动副八与第一连杆的另一端和第十二连杆的一端连接，或第八连杆的另一端与第一连杆的另一端连接、第十二连杆的一端通过转动副十二与第八连杆或第一连杆的一部位连接；第九连杆和第十连杆在转动副三处通过弧形移动副三与第十三连杆的一部位连接，第十一连杆和第十二连杆在转动副七处通过弧形移动副四与第十三连杆的一部位连接。

2.根据权利要求1所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：所述转动副一、转动副二、转动副三、转动副四、转动副五、转动副六、转动副七、转动副八、转动副九、转动副十、转动副十一和转动副十二的轴线汇交于一点即O点，该O点为球面连杆所构成的球面的球心，第一连杆与第六连杆所在的两个平面之间的对称面为中间平面；第一连杆和第六连杆、第二连杆和第五连杆、第三连杆和第四连杆、第七连杆和第八连杆、第九连杆和第十连杆、第十一连杆和第十二连杆两端转动副轴线间夹角分别对应相等。

3.根据权利要求1所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：所述第九连杆通过转动副九与第四连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副十与第三连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副与第七连杆的一部分连接，第十二连杆通过转动副十二与第八连杆一部分连接，第三连杆上转动副一和转动副十轴线间的夹角与第四连杆上转动副四和转动副九轴线间的夹角相等，第七连杆上转动副五和转动副十一轴线间的夹角与第八连杆上转动副八和转动副十二轴线间的夹角相等。

4.根据权利要求1所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：所述第九连杆通过转动副九与第五连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副十与第二连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副与第六连杆的一部分连接，第十二连杆通过转动副十二与第一连杆一部分连接，第五连杆上转动副四和转动副九轴线间的夹角与第二连杆上转动副一和转动副十轴线间的夹角相等，第六连杆上转动副五和转动副十一轴线间的夹角与第一连杆上转动副八和转动副十二轴线间的夹角相等。

5.根据权利要求1所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：还包括第十四连杆、一个弧形滑块以及连接它们的运动副，第一连杆为固定连杆，其一端通过弧形移动副一与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一与第三连杆和第十连杆的一端连接或与第三连杆的一端连接、第十连杆的一端通过转动副九与第三连杆或第二连杆的一部位连接，第三连杆的另一端通过转动副二与第四连杆和第十三连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副三与第五连杆和第九连杆的一端连接或与第五连杆的一端连接、第九连杆的一端通过转动副八与第四连杆或第五连杆的一部位连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二与第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四与第七连杆和第十一连杆的一端连接或与第七连杆的一端连接、第十一连杆的一端通过转动副十与第七连杆或第六连杆的一部位连接，第七连杆的另一端通过转动副五与第八连杆和第十四连杆的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六与第一连杆的另一端连接或与第一连杆的另一端连接、第十二连杆的一端通过转动副十一与第八连杆或第一连杆的一部位连接，第十三连杆的另一端通过弧形移动副三与第十四连杆的另一端连接，第九连杆的另一端通过转动副七与第十连杆、十一连杆、十二连杆的另一端和构件一的一端连接，构件一的另一端通过弧形移动副四与第十三连杆、第十四连杆的一部位连接。

6.根据权利要求5所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：所述第九连杆通过转动副八与第四连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副九与第三连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副十与第七连杆的一部位连接，第十二连杆通过转动副十一与第八连杆的一部位连接，第三连杆上转动副一和转动副九轴线间的夹角与第四连杆上转动副三和转动副八轴线间的夹角相等，第七连杆上转动副四和转动副十轴线间的夹角与第八连杆上转动副六和转动副十一轴线间的夹角相等。

7.根据权利要求5所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：所述第九连杆通过转动副八与第五连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副九与第二连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副十与第六连杆的一部位连接，第十二连杆通过转动副十一与第一连杆的一部位连接，第一连杆上转动副一和转动副九轴线间的夹角与第五连杆上转动副三和转动副八轴线间的夹角相等，第六连杆上转动副四和转动副十轴线间的夹角与第一连杆上转动副六和转动副十一轴线间的夹角相等。

8.根据权利要求1所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：还包括第十五连杆、第十六连杆、三个T形构件以及连接它们的运动副，第一连杆为固定连杆，其一端通过弧形移动副一与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一与第三连杆和第十连杆的一端连接或与第三连杆的一端连接、第十连杆的一端通过转动副十四与第三连杆或第二连杆的一部位连接，第三连杆的另一端通过转动副二与第四连杆和T形连杆一的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副三与第五连杆和第九连杆的一端连接或与第五连杆的一端连接、第九连杆的一端通过转动副十三与第四连杆或第五连杆的一部位连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二与第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副四与第七连杆和第十一连杆的一端连接或与第七连杆的一端连接、第十一连杆的一端通过转动副十五与第七连杆或第六连杆的一部位连接，第七连杆的另一端通过转动副五与第八连杆和T形连杆二的一端连接，第八连杆的另一端通过转动副六与第一连杆的另一端和第十二连杆的一端连接或与第七连杆的一端连接、第十二连杆的一端通过转动副十六与第八连杆或第一连杆的一部位连接，第九连杆、十连杆、十一连杆、十二连杆的另一端通过转动副七与T形连杆三的一端连接；转动副一、转动副二、转动副三、转动副四、转动副五、转动副六、转动副七的轴线汇交于机构的转动中心O；第十三连杆的一端通过转动副八与T形连杆一的另一端连接，第十三连杆的另一端通过转动副九与第十四连杆的一端连接，第十四连杆的另一端通过转动副十与T形连杆三的另一端和第十五连杆的一端连接，第十五连杆的另一端通过转动副十一与第十六连杆的一端连接，第十六连杆的另一端通过转动副十二与T形连杆二的另一端连接；第十三连杆、第十四连杆和转动副八、转动副九、转动副十构成三自由度平面子链一，第十五连杆、第十六连杆和转动副十、转动副十一、转动副十二构成三自由度平面子链二；

所述三自由度平面子链由两个连杆和三个运动副连接而成，三个运动副中，一个运动副为转动副，另外两个运动副分别为转动副或移动副，且三自由度平面子链中转动副的轴线相互平行，移动副的移动中心线与转动副的轴线相互垂直；所述转动副一、转动副二、转动副三、转动副四、转动副五、转动副六、转动副七的轴线汇交于一点即O点，该O点为球面连杆所构成的球面的球心，第一连杆与第六连杆的对称面为中间平面；第一连杆和第六连杆、第二连杆和第五连杆、第三连杆和第四连杆、第七连杆和第八连杆两端转动副轴线间夹角分别对应相等。

9.根据权利要求8所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：所述第九连杆通过转动副十三与第四连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副十四与第三连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副十五与第七连杆的一部位连接，第十二连杆通过转动副十六与第八连杆的一部位连接，第四连杆上转动副三和转动副十三轴线间的夹角与第三连杆上转动副一和转动副十四轴线间的夹角相等，第七连杆上转动副四和转动副十五轴线间的夹角与第八连杆上转动副六和转动副十六轴线间的夹角相等。

10.根据权利要求8所述的二自由度球面运动连杆机构，其特征在于：所述第九连杆通过转动副十三与第五连杆的一部位连接，第十连杆通过转动副十四与第二连杆的一部位连接，第十一连杆通过转动副十五与第六连杆的一部位连接，第十二连杆通过转动副十六与第一连杆的一部位连接，第五连杆上转动副三和转动副十三轴线间的夹角与第二连杆上转动副一和转动副十四轴线间的夹角相等，第六连杆上转动副四和转动副十五轴线间的夹角与第一连杆上转动副六和转动副十六轴线间的夹角相等。