CN111085987B

CN111085987B - 一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构

Info

Publication number: CN111085987B
Application number: CN202010048654.7A
Authority: CN
Inventors: 胡波; 赵金君; 柏朋; 谢腾飞; 张达
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: CN111085987A

Abstract

本发明提供一种一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构，其包括2UPU+2UPR并联机构、4UPU并联机构、2RPS+2SPR并联机构和RPU+SPR+RPS+UPR并联机构。含中间约束分支的二转一移并联机构包括基座、动平台和四个分支，基座和动平台外形均为正三角形结构，第一分支、第二分支和第三分支为驱动分支，第四分支为约束分支，第一分支、第二分支和第三分支第一端分别与基座顶点连接，第一分支、第二分支和第三分支第二端分别与动平台顶点连接，第四分支第一端和基座中心点连接，其第二端和动平台中心点连接。本发明运动学相同，刚度和精度高，且具有两个互相垂直的转动轴线，易于控制，既能独立实现两转一移运动，且在动平台串联调姿摆头组成混联机床，用于加工复杂的结构件。

Description

一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构

技术领域

本发明涉及并联机构领域，特别涉及一种一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构。

背景技术

两转一移并联机构属于一类非常典型的少自由度并联机构，由于其结构简单，易于控制等特点，受到了学术和工业领域的重视。近年来，具有运动等效特性的并联机构和含约束分支的并联机构引起了学术界的关注。少自由度并联机构中存在着结构不同，运动学相同的一类机构，此类机构被称为运动等效机构。胡波提出基于Exechon机构的运动等效机构(Hu B.Kinematically identical manipulators for the Exechon parallelmanipulator and their comparison study[J].Mechanism and Machine Theory,2016,103:117-137.)，此类机构运动学相同，但受力和刚度性能不同。

含约束分支的并联机构刚度相对比较高，中国专利CN 2005100522619提出的一种含有被动约束分支的并联机构结构对称；中国专利CN201810889026.4公开了一种混联机器人，其中的并联模块含有被动约束分支，刚度高；中国专利201410468846.8根据运动等效的思想，提出一类基于Tricept机构的多种运动等效机构，此类机构含中间约束分支，刚度和精度高，且具有垂直相交的两转轴。

目前，具有运动等效特性且含约束分支的并联机构还比较少，为了丰富具有相同运动学机构的构型，提高机构的刚度，有必要把运动等效思想和中间约束分支结合，得到性能各异的并联机构，从而为设计者提供更优异的构型。

发明内容

针对现有结构存在的问题，本发明提供一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构，主要是为了丰富运动等效机构的有效构型，在面对不同工况下，为设计者提供满足要求的机构，此类机构具有刚度和精度高，转轴互相垂直，运动学模型简单，易于标定控制等优点。

本发明提供了一种一类具有运动等效特性的含中间约束分支的2UPU+2U PR二转一移并联机构，包括基座、动平台、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述基座和所述动平台的外形均为正三角形结构，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第一端分别与所述基座的顶点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第二端分别与所述动平台的顶点连接，所述第四分支的第一端和所述基座的中心点连接，所述第四分支的第二端和所述动平台的中心点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支均为驱动分支，所述第四分支为中间约束分支。所述第一分支和第三分支的结构相同，其包括第一万向铰、第一移动副和第二万向铰，所述第二分支和第四分支的结构相同，其包括第三万向铰、第二移动副和转动副；在第一分支中，所述第一万向铰的外侧转动副和基座的第一顶点连接，所述第一移动副的第一端和所述第一万向铰的内侧转动副连接，所述第一移动副的第二端和所述第二万向铰的内侧转动副连接，所述第二万向铰的外侧转动副和所述动平台的第一顶点连接；在第二分支中，所述第三万向铰的外侧转动副和所述基座的第二顶点连接，所述第二移动副的第一端和所述第三万向铰的内侧转动副连接，所述第二移动副的第二端和所述转动副连接，所述转动副和所述动平台的第二顶点连接；所述第一万向铰的外侧转动副的轴线和所述基座平面垂直，所述第一万向铰的内侧转动副的轴线和所述第二万向铰的内侧转动副的轴线平行，所述第一移动副的轴线分别与所述第一万向铰内侧转动副的轴线和所述第二万向铰内侧转动副的轴线垂直，所述第一分支的第二万向铰的外侧转动副和所述第三分支的第二万向铰外侧转动副的轴线共线；所述第二分支的第三万向铰外侧转动副的轴线和所述第四分支的第三万向铰外侧转动副的轴线共线，所述第三万向铰的内侧转动副的轴线和所述转动副的轴线平行，所述第二移动副的轴线和所述转动副的轴线垂直，所述转动副的轴线和所述第一分支中第二万向铰的外侧转动副的轴线平行。

第二方面，本发明提供了一种一类具有运动等效特性的含中间约束分支的4UPU二转一移并联机构，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述基座和所述动平台的外形均为正三角形结构，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第一端分别与所述基座的顶点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第二端分别与所述动平台的顶点连接，所述第四分支的第一端和所述基座的中心点连接，所述第四分支的第二端和所述动平台的中心点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支均为驱动分支，所述第四分支为中间约束分支。所述第一分支和第三分支的结构相同，其包括第一万向铰、第一移动副、第二万向铰，所述第二分支和第四分支的结构相同，其包括第三万向铰、第二移动副和第四万向铰；在第一分支中，所述第一万向铰的外侧转动副和所述基座的第一顶点连接，所述第一移动副的第一端和所述第一万向铰的内侧转动副连接，所述第一移动副的第二端和所述第二万向铰的内侧转动副连接，所述第二万向铰的外侧转动副和所述动平台的第一顶点连接；在第二分支中，所述第三万向铰的外侧转动副和所述基座的第二顶点连接，所述第二移动副的第一端和所述第三万向铰的内侧转动副连接，所述第二移动副的第二端和所述第四万向铰的内侧转动副连接，所述第四万向铰的外侧转动副和所述动平台的第二顶点连接；所述第一万向铰的外侧转动副的轴线和所述基座平面垂直，所述第一万向铰的内侧转动副的轴线和所述第二万向铰的内侧转动副的轴线平行，所述第一移动副的轴线分别与所述第一万向铰内侧转动副的轴线和所述第二万向铰内侧转动副的轴线垂直，所述第一分支的第二万向铰的外侧转动副和所述第三分支的第二万向铰外侧转动副的轴线共线；所述第二分支的第三万向铰的外侧转动副的轴线和所述第四分支的第三万向铰的外侧转动副的轴线共线，所述第三万向铰的内侧转动副的轴线和所述第四万向铰的内侧转动副的轴线平行，所述第二移动副的轴线分别与所述第三万向铰内侧转动副的轴线和所述第四万向铰内侧转动副的轴线垂直，所述第四万向铰的外侧转动副的轴线和所述动平台平面垂直。

第三方面，本发明提供了一种一类具有运动等效特性的含中间约束分支的2RPS+2SPR二转一移并联机构，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述基座和所述动平台的外形均为正三角形结构，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第一端分别与所述基座的顶点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第二端分别与所述动平台的顶点连接，所述第四分支的第一端和所述基座的中心点连接，所述第四分支的第二端和所述动平台的中心点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支均为驱动分支，所述第四分支为中间约束分支。所述第一分支和第三分支的结构相同，其包括第一转动副、第一移动副和第一球副，所述第二分支和第四分支的结构相同，其包括第二球副、第二移动副和第二转动副；在第一分支中，所述第一转动副和所述基座的第一顶点连接，所述第一移动副的第一端和所述第一转动副连接，所述第一移动副的第二端和所述第一球副连接，所述第一球副和所述动平台的第一顶点连接；在第二分支中，所述第二球副和所述基座的第二顶点连接，所述第二移动副的第一端和所述第二球副连接，所述第二移动副的第二端和所述第二转动副连接，所述第二转动副和所述动平台的第二顶点连接；所述第一转动副的轴线与所述基座的第二顶点和基座中心点的连线平行，所述第一移动副的轴线和所述第一转动副的轴线垂直；所述第二移动副的轴线和所述第二转动副的轴线垂直，所述第二转动副的轴线与所述动平台的第一顶点和动平台的第三顶点的连线平行。

第四方面，本发明提供了一种一类具有运动等效特性的含中间约束分支的RPU+SPR+RPS+UPR二转一移并联机构，包括基座、动平台、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述基座和所述动平台的外形均为正三角形结构，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第一端分别与所述基座的顶点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第二端分别与所述动平台的顶点连接，所述第四分支的第一端和所述基座的中心点连接，所述第四分支的第二端和所述动平台的中心点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支均为驱动分支，所述第四分支为中间约束分支。所述四条分支结构各不相同，所述第一分支，其包括第一转动副、第一移动副和第一万向铰，所述第二分支，其包括第一球副、第二移动副和第二转动副，所述第三分支，其包括第三转动副、第三移动副和第二球副，所述第四分支，其包括第二万向铰、第四移动副和第四转动副；在第一分支中，所述第一转动副和所述基座的第一顶点连接，所述第一移动副的第一端和所述第一转动副连接，所述第一移动副的第二端和所述第一万向铰的内侧转动副连接，所述第一万向铰的外侧转动副和所述动平台的第一顶点连接；在第二分支中，所述第一球副和所述基座的第二顶点连接，所述第二移动副的第一端和所述第一球副连接，所述第二移动副的第二端和所述第二转动副连接，所述第二转动副和所述动平台的第二顶点连接；在第三分支中，所述第三转动副和所述基座的第三顶点连接，所述第三移动副的第一端和所述第三转动副连接，所述第三移动副的第二端和所述第二球副连接，所述第二球副和所述动平台的第三顶点连接；在第四分支中，所述第二万向铰的外侧转动副和所述基座的中心连接，所述第四移动副的第一端和所述第二万向铰的内侧转动副连接，所述第四移动副的第二端和所述第四转动副连接，所述第四转动副和所述动平台的中心连接；所述第一转动副的轴线与所述基座的第二顶点和基座中心点的连线平行，所述第一移动副的轴线分别与所述第一转动副的轴线和所述第一万向铰内侧转动副的轴线垂直，所述第一转动副的轴线和所述第一万向铰的内侧转动副的轴线平行，所述第一万向铰的外侧转动副的轴线指向所述第三分支中与动平台第三顶点相连的第二球副的中心；所述第二移动副的轴线和所述第二转动副的轴线垂直，所述第二转动副的轴线和所述第一分支中与动平台的第一顶点相连的第一万向铰外侧转动副的轴线平行；所述第三转动副的轴线与所述基座的第二顶点和基座中心点的连线平行，所述第三移动副的轴线和所述第三转动副的轴线垂直；所述第二万向铰的外侧转动副的轴线指向所述第二分支中与基座第二顶点连接的第一球副的中心，所述第二万向铰的内侧转动副的轴线和所述第四转动副的轴线平行，所述第四移动副的轴线分别与所述第二万向铰内侧转动副的轴线和所述第四转动副的轴线垂直，所述第四转动副的轴线和所述第一分支中与动平台的第一顶点相连的第一万向铰外侧转动副的轴线平行。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)此类机构均含有中间约束分支，刚度高，承载能力大，结构紧凑，工作空间大。

2)此类机构存在两个互相垂直的转动轴线，易于标定和控制。

3)此类机构运动学相等，性能不同，可以为设计者提供满足不同工况下的有效机型，另外可在动平台上串接两自由度调姿摆头形成五自由度混联机床，用于加工复杂的结构件。

附图说明

图1为本发明一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构中具体为2UPU+2UPR并联机构的结构示意图；

图2为本发明一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构中具体为4UPU并联机构的结构示意图；

图3为本发明一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构中具体为2RPS+2SPR并联机构的结构示意图；以及

图4为本发明一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构具体为RPU+SPR+RPS+UPR并联机构的结构示意图。

主要附图标记：

第一分支1，第二分支2，第三分支3，第四分支4，基座5，动平台6，万向铰U_ij(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3)，外侧转动副R_ija(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3)，内侧转动副R_ijb(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3)，移动副P_ij(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3)，转动副R_ij(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3)，球副S_ij(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3)。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构，其包括2UPU+2UPR并联机构、4UPU并联机构、2RPS+2SPR并联机构和RPU+SPR+RPS+UPR并联机构，该类机构具有运动等效的特性。

一类具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构，如图1至4所示，其包括基座5、动平台6、第一分支1、第二分支2、第三分支3和第四分支4。基座5和动平台6的外形均为正三角形结构，第一分支1、第二分支2和第三分支3的第一端分别与基座5的顶点连接，第一分支1、第二分支2和第三分支3的第二端分别与动平台6的顶点连接，第四分支4的第一端和基座5的中心点连接，第四分支4的第二端和动平台6的中心点连接。

如图1至4所示，第一分支1、第二分支2和第三分支3均为驱动分支，第四分支4为中间约束分支。

如图1所示，2UPU+2UPR并联机构的第一分支1和第三分支3的结构相同，其包括第一万向铰U_ij、第一移动副P_ij和第二万向铰U_ij，2UPU+2UPR并联机构的第二分支2和第四分支4的结构相同，其包括第三万向铰U_ij、第二移动副P_ij和转动副R_ij。

如图2所示，4UPU并联机构的第一分支1和第三分支3的结构相同，其包括第一万向铰U_ij、第一移动副P_ij和第二万向铰U_ij，4UPU并联机构的第二分支2和第四分支4的结构相同，其包括第三万向铰U_ij、第二移动副P_ij和第四万向铰U_ij。

如图3所示，2RPS+2SPR并联机构的第一分支1和第三分支3的结构相同，其包括第一转动副R_ij、第一移动副P_ij和第一球副S_ij，2RPS+2SPR并联机构的第二分支2和第四分支4的结构相同，其包括第二球副S_ij、第二移动副P_ij和第二转动副R_ij。

如图4所示，RPU+SPR+RPS+UPR并联机构的四条分支结构各不相同，R PU+SPR+RPS+UPR并联机构的第一分支1，其包括第一转动副R_ij、第一移动副P_ij和第一万向铰U_ij，RPU+SPR+RPS+UPR并联机构的第二分支2，其包括第一球副S_ij、第二移动副P_ij和第二转动副R_ij，RPU+SPR+RPS+UPR并联机构的第三分支3，其包括第三转动副R_ij、第三移动副P_ij和第二球副S_ij，RPU+SPR+RPS+UPR并联机构的第四分支4，其包括第二万向铰U_ij、第四移动副P_ij和第四转动副R_ij。

如图1所示，在2UPU+2UPR并联机构的第一分支1中，第一万向铰U₁₁的外侧转动副R_11a和基座5的第一顶点连接，第一移动副P₁₂的第一端和第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b连接，第一移动副P₁₂的第二端和第二万向铰U₁₃的内侧转动副R_13b连接，第二万向铰U₁₃的外侧转动副R_13a和动平台6的第一顶点连接；在2UPU+2UPR并联机构的第二分支2中，第三万向铰U₂₁的外侧转动副R_21a和基座5的第二顶点连接，第二移动副P₂₂的第一端和第三万向铰U₂₁的内侧转动副R_21b连接，第二移动副P₂₂的第二端和转动副R₂₃连接，转动副R₂₃和动平台6的第二顶点连接。

在2UPU+2UPR并联机构中，第一万向铰U₁₁的外侧转动副R_11a的轴线和基座5的平面垂直，第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b的轴线和第二万向铰U₁₃的内侧转动副R_13b的轴线平行，第一移动副P₁₂的轴线分别与第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b的轴线和第二万向铰U₁₃的内侧转动副R_13b的轴线垂直，第一分支1的第二万向铰U₁₃的外侧转动副R_13a和第三分支3的第二万向铰U₁₃的外侧转动副R_13a的轴线共线；第二分支2的第三万向铰U₂₁的外侧转动副R_21a的轴线和第四分支4的第三万向铰U₂₁的外侧转动副R_21a的轴线共线，第三万向铰U₂₁的内侧转动副R_21b的轴线和转动副R₂₃的轴线平行，第二移动副P₂₂的轴线和转动副R₂₃的轴线垂直，转动副R₂₃的轴线和第一分支1中第二万向铰U₁₃的外侧转动副R_13a的轴线平行。

如图2所示，在4UPU并联机构的第一分支1中，第一万向铰U₁₁的外侧转动副R_11a和基座5的第一顶点连接，第一移动副P₁₂的第一端和第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b连接，第一移动副P₁₂的第二端和第二万向铰U₁₃的内侧转动副R_13b连接，第二万向铰U₁₃的外侧转动副R_13a和动平台6的第一顶点连接；在4UPU并联机构的第二分支2中，第三万向铰U₂₁的外侧转动副R_21a和基座5的第二顶点连接，第二移动副P₂₂的第一端和第三万向铰U₂₁的内侧转动副R_21b连接，第二移动副P₂₂的第二端和第四万向铰U₂₃的内侧转动副R_23b连接，第四万向铰U₂₃的外侧转动副R_23a和动平台6的第二顶点连接。

在4UPU并联机构中，第一万向铰U₁₁的外侧转动副R_11a的轴线和基座5的平面垂直，第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b的轴线和第二万向铰U₁₃的内侧转动副R_13b的轴线平行，第一移动副P₁₂的轴线分别与第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b的轴线和第二万向铰U₁₃的内侧转动副R_13b的轴线垂直，第一分支1的第二万向铰U₁₃的外侧转动副R_13a和第三分支3的第二万向铰U₁₃的外侧转动副R_13a的轴线共线；第二分支2的第三万向铰U₂₁的外侧转动副R_21a的轴线和第四分支4的第三万向铰U₂₁的外侧转动副R_21a的轴线共线，第三万向铰U₂₁的内侧转动副R_21b的轴线和第四万向铰U₂₃的内侧转动副R_23b的轴线平行，第二移动副P₂₂的轴线分别与第三万向铰U₂₁内侧转动副R_21b的轴线和第四万向铰U₂₃内侧转动副R_23b的轴线垂直，第四万向铰U₂₃的外侧转动副R_23a的轴线和动平台6的平面垂直。

如图3所示，在2RPS+2SPR并联机构的第一分支1中，第一转动副R₁₁和基座5的第一顶点连接，第一移动副P₁₂的第一端和第一转动副R₁₁连接，第一移动副P₁₂的第二端和第一球副S₁₃连接，第一球副S₁₃和动平台6的第一顶点连接；在2RPS+2SPR并联机构的第二分支2中，第二球副S₂₁和基座的第二顶点连接，第二移动副P₂₂的第一端和第二球副S₂₁连接，第二移动副P₂₂的第二端和第二转动副R₂₃连接，第二转动副R₂₃和动平台6的第二顶点连接。

在2RPS+2SPR并联机构中，第一转动副R₁₁的轴线与基座5的第二顶点和基座5的中心点的连线平行，第一移动副P₁₂的轴线和第一转动副R₁₁的轴线垂直；第二移动副P₂₂的轴线和第二转动副R₂₃的轴线垂直，第二转动副R₂₃的轴线与动平台6的第一顶点和动平台6的第三顶点的连线平行。

如图4所示，在RPU+SPR+RPS+UPR并联机构的第一分支1中，第一转动副R₁₁和基座5的第一顶点连接，第一移动副P₁₂的第一端和第一转动副R₁₁连接，第一移动副P₁₂的第二端和第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b连接，第一万向铰U₁₁的外侧转动副R_11a和动平台6的第一顶点连接；在RPU+SPR+R PS+UPR并联机构的第二分支2中，第一球副S₂₁₁和基座5的第二顶点连接，第二移动副P₂₂的第一端和第一球副S₂₁₁连接，第二移动副P₂₂的第二端和第二转动副R₂₃连接，第二转动副R₂₃和动平台6的第二顶点连接；在RPU+SP R+RPS+UPR并联机构的第三分支3中，第三转动副R₃₁和基座的第三顶点连接，第三移动副P₃₂的第一端和第三转动副R₃₁连接，第三移动副P₃₂的第二端和第二球副S₃₃连接，第二球副S₃₃和动平台6的第三顶点连接；在RPU+SPR+RPS+UPR并联机构的第四分支4中，第二万向铰U₄₁的外侧转动副R_41a和基座5的中心连接，第四移动副P₄₂的第一端和第二万向铰U₄₁的内侧转动副R_41b连接，第四移动副P₄₂的第二端和第四转动副R₄₃连接，第四转动副R₄₃和动平台6的中心连接。

在RPU+SPR+RPS+UPR并联机构中，第一转动副R₁₁的轴线与基座5的第二顶点和基座5的中心点的连线平行，第一移动副P₁₂的轴线分别与第一转动副R₁₁的轴线和第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b的轴线垂直，第一转动副R₁₁的轴线和第一万向铰U₁₁的内侧转动副R_11b的轴线平行，第一万向铰U₁₁的外侧转动副R_11a的轴线指向第三分支3中与动平台6的第三顶点相连的第二球副S₃₃的中心；第二移动副P₂₂的轴线和第二转动副R₂₃的轴线垂直，第二转动副R₂₃的轴线和第一分支1中与动平台6的第一顶点相连的第一万向铰U₁₁的外侧转动副R_11a的轴线平行；第三转动副R₃₁的轴线与基座5的第二顶点和基座5的中心点的连线平行，第三移动副P₃₂的轴线和第三转动副R₃₁的轴线垂直；第二万向铰U₄₁的外侧转动副R_41a的轴线指向第二分支中与基座5的第二顶点连接的第一球副S₂₁₁的中心，第二万向铰U₄₁的内侧转动副R_41b的轴线和第四转动副R₄₃的轴线平行，第四移动副P₄₂的轴线分别与第二万向铰U₄₁的内侧转动副R_41b的轴线和第四转动副R₄₃的轴线垂直，第四转动副R₄₃的轴线和第一分支1中与动平台6的第一顶点相连的第一万向铰U₁₁的外侧转动副R_11a的轴线平行。

以下结合实施例对本发明一类具有运动等效特性的含中间约束分支的2R1T并联机构做进一步描述：

为了体现本发明机构的运动等效特性，可把该类机构第一分支1、第二分支2和第三分支3中的移动副作为主动驱动副，当不同机构对应的第一分支1、第二分支2以及第三分支3中的移动副具有相同的输入参数时，机构末端动平台6位姿相同；另外可通过控制驱动移动副运动，实现动平台6两转动一移动的运动效果。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述基座和所述动平台的外形均为正三角形结构，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第一端分别与所述基座的顶点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第二端分别与所述动平台的顶点连接，所述第四分支的第一端和所述基座的中心点连接，所述第四分支的第二端和所述动平台的中心点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支均为驱动分支，所述第四分支为中间约束分支，其特征在于：

2UPU+2UPR并联机构存在两个互相垂直的转动轴线，所述四条分支中，所述第一分支和第三分支的结构相同，其包括第一万向铰、第一移动副和第二万向铰，所述第二分支和第四分支的结构相同，其包括第三万向铰、第二移动副和转动副；在第一分支中，所述第一万向铰的外侧转动副和基座的第一顶点连接，所述第一移动副的第一端和所述第一万向铰的内侧转动副连接，所述第一移动副的第二端和所述第二万向铰的内侧转动副连接，所述第二万向铰的外侧转动副和所述动平台的第一顶点连接；在第二分支中，所述第三万向铰的外侧转动副和所述基座的第二顶点连接，所述第二移动副的第一端和所述第三万向铰的内侧转动副连接，所述第二移动副的第二端和所述转动副连接，所述转动副和所述动平台的第二顶点连接；所述第一万向铰的外侧转动副的轴线和所述基座平面垂直，所述第一万向铰的内侧转动副的轴线和所述第二万向铰的内侧转动副的轴线平行，所述第一移动副的轴线分别与所述第一万向铰内侧转动副的轴线和所述第二万向铰内侧转动副的轴线垂直，所述第一分支的第二万向铰的外侧转动副和所述第三分支的第二万向铰外侧转动副的轴线共线；所述第二分支的第三万向铰外侧转动副的轴线和所述第四分支的第三万向铰外侧转动副的轴线共线，所述第三万向铰的内侧转动副的轴线和所述转动副的轴线平行，所述第二移动副的轴线和所述转动副的轴线垂直，所述转动副的轴线和所述第一分支中第二万向铰的外侧转动副的轴线平行。

2.一种具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述基座和所述动平台的外形均为正三角形结构，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第一端分别与所述基座的顶点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第二端分别与所述动平台的顶点连接，所述第四分支的第一端和所述基座的中心点连接，所述第四分支的第二端和所述动平台的中心点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支均为驱动分支，所述第四分支为中间约束分支，其特征在于：

4UPU并联机构存在两个互相垂直的转动轴线，所述四条分支中，所述第一分支和第三分支的结构相同，其包括第一万向铰、第一移动副、第二万向铰，所述第二分支和第四分支的结构相同，其包括第三万向铰、第二移动副和第四万向铰；在第一分支中，所述第一万向铰的外侧转动副和所述基座的第一顶点连接，所述第一移动副的第一端和所述第一万向铰的内侧转动副连接，所述第一移动副的第二端和所述第二万向铰的内侧转动副连接，所述第二万向铰的外侧转动副和所述动平台的第一顶点连接；在第二分支中，所述第三万向铰的外侧转动副和所述基座的第二顶点连接，所述第二移动副的第一端和所述第三万向铰的内侧转动副连接，所述第二移动副的第二端和所述第四万向铰的内侧转动副连接，所述第四万向铰的外侧转动副和所述动平台的第二顶点连接；所述第一万向铰的外侧转动副的轴线和所述基座平面垂直，所述第一万向铰的内侧转动副的轴线和所述第二万向铰的内侧转动副的轴线平行，所述第一移动副的轴线分别与所述第一万向铰内侧转动副的轴线和所述第二万向铰内侧转动副的轴线垂直，所述第一分支的第二万向铰的外侧转动副和所述第三分支的第二万向铰外侧转动副的轴线共线；所述第二分支的第三万向铰的外侧转动副和所述第四分支的第三万向铰外侧转动副的轴线共线，所述第三万向铰的内侧转动副的轴线和所述第四万向铰的内侧转动副的轴线平行，所述第二移动副的轴线分别与所述第三万向铰内侧转动副的轴线和所述第四万向铰内侧转动副的轴线垂直，所述第四万向铰的外侧转动副的轴线和所述动平台平面垂直。

3.一种具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述基座和所述动平台的外形均为正三角形结构，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第一端分别与所述基座的顶点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第二端分别与所述动平台的顶点连接，所述第四分支的第一端和所述基座的中心点连接，所述第四分支的第二端和所述动平台的中心点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支均为驱动分支，所述第四分支为中间约束分支，其特征在于：

2RPS+2SPR并联机构存在两个互相垂直的转动轴线，所述四条分支中，所述第一分支和第三分支的结构相同，其包括第一转动副、第一移动副和第一球副，所述第二分支和第四分支的结构相同，其包括第二球副、第二移动副和第二转动副；在第一分支中，所述第一转动副和所述基座的第一顶点连接，所述第一移动副的第一端和所述第一转动副连接，所述第一移动副的第二端和所述第一球副连接，所述第一球副和所述动平台的第一顶点连接；在第二分支中，所述第二球副和所述基座的第二顶点连接，所述第二移动副的第一端和所述第二球副连接，所述第二移动副的第二端和所述第二转动副连接，所述第二转动副和所述动平台的第二顶点连接；所述第一转动副的轴线与所述基座的第二顶点和基座中心点的连线平行，所述第一移动副的轴线和所述第一转动副的轴线垂直；所述第二移动副的轴线和所述第二转动副的轴线垂直，所述第二转动副的轴线与所述动平台的第一顶点和动平台的第三顶点的连线平行。

4.一种具有运动等效特性的含中间约束分支的二转一移并联机构，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述基座和所述动平台的外形均为正三角形结构，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第一端分别与所述基座的顶点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支的第二端分别与所述动平台的顶点连接，所述第四分支的第一端和所述基座的中心点连接，所述第四分支的第二端和所述动平台的中心点连接，所述第一分支、所述第二分支和所述第三分支均为驱动分支，所述第四分支为中间约束分支，其特征在于：

RPU+SPR+RPS+UPR并联机构存在两个互相垂直的转动轴线，所述四条分支中，四条分支结构各不相同，所述第一分支，其包括第一转动副、第一移动副和第一万向铰，所述第二分支，其包括第一球副、第二移动副和第二转动副，所述第三分支，其包括第三转动副、第三移动副和第二球副，所述第四分支，其包括第二万向铰、第四移动副和第四转动副；在第一分支中，所述第一转动副和所述基座的第一顶点连接，所述第一移动副的第一端和所述第一转动副连接，所述第一移动副的第二端和所述第一万向铰的内侧转动副连接，所述第一万向铰的外侧转动副和所述动平台的第一顶点连接；在第二分支中，所述第一球副和所述基座的第二顶点连接，所述第二移动副的第一端和所述第一球副连接，所述第二移动副的第二端和所述第二转动副连接，所述第二转动副和所述动平台的第二顶点连接；在第三分支中，所述第三转动副和所述基座的第三顶点连接，所述第三移动副的第一端和所述第三转动副连接，所述第三移动副的第二端和所述第二球副连接，所述第二球副和所述动平台的第三顶点连接；在第四分支中，所述第二万向铰的外侧转动副和所述基座的中心连接，所述第四移动副的第一端和所述第二万向铰的内侧转动副连接，所述第四移动副的第二端和所述第四转动副连接，所述第四转动副和所述动平台的中心连接；所述第一转动副的轴线与所述基座的第二顶点和基座中心点的连线平行，所述第一移动副的轴线分别与所述第一转动副的轴线和所述第一万向铰内侧转动副的轴线垂直，所述第一转动副的轴线和所述第一万向铰的内侧转动副的轴线平行，所述第一万向铰的外侧转动副的轴线指向所述第三分支中与动平台第三顶点相连的第二球副的中心；所述第二移动副的轴线和所述第二转动副的轴线垂直，所述第二转动副的轴线和所述第一分支中与动平台的第一顶点相连的第一万向铰外侧转动副的轴线平行；所述第三转动副的轴线与所述基座的第二顶点和基座中心点的连线平行，所述第三移动副的轴线和所述第三转动副的轴线垂直；所述第二万向铰的外侧转动副的轴线指向所述第二分支中与基座第二顶点连接的第一球副的中心，所述第二万向铰的内侧转动副的轴线和所述第四转动副的轴线平行，所述第四移动副的轴线分别与所述第二万向铰内侧转动副的轴线和所述第四转动副的轴线垂直，所述第四转动副的轴线和所述第一分支中与动平台的第一顶点相连的第一万向铰外侧转动副的轴线平行。