CN112722224B - 一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其包括RRR+RPRR型机构、RRR+PUR型机构和RRR+UPR型机构。并联型矢量推进器包括基座、动平台、第一分支、第二分支、螺旋桨和第二电机，基座和平台的外形均为圆形结构，第一分支的第一端和第二分支的第一端分别与基座的第一端和第二端连接，第一分支的第二端和第二分支的第二端分别与动平台的第一端和第二端连接，螺旋桨位于动平台的中心，第二电机的外壳和动平台下表面固定连接，第二电机的输出轴穿过动平台的中心和螺旋桨的输入轴连接。第一分支和第二分支以一定的角度均布在基座和动平台的两端。本发明仅含主动分支，转动灵活，刚度和精度较高，结构紧凑，承载能力大，易于封装在水下机器人狭小舱体内。

Description

一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器

技术领域

本发明涉及水下矢量推进器领域，特别涉及一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器。

背景技术

海洋孕育着丰富的矿产资源，水下机器人是未来开发和利用海洋的主力军。作为水下机器人的唯一推进系统，矢量推进器既可像传统推进器一样将驱动能源转化为沿航行方向的推进动力供水下机器人航行，又具备传统推进器没有的调整推力方向的能力使水下机器人完成各种机动动作，集成推进和操纵功能为一体的特质使其受到广泛关注。矢量推进器作业于水下高压环境，有数据表示，当水下机器人下潜至2000m时，每平方米的面积上将承受2.06×10⁷N的压力，巨大的压力会引起机械系统的振动，影响机构的输出精度和运动稳定性，因此需要矢量推进器具有较好的刚度性能和较强的承载能力。因并联机构具有刚度高、承载能力强、输出精度高、运动稳定性好等优势，组合并联机构和推进螺旋桨构造的矢量推进器在水下矢量推进器领域具有广泛的应用前景。

专利CN201410289860.1提出了RP-RPRU-RP-RPRU/RRUC型二自由度并联型水下矢量推进器，机构安装便利、低速转向性能好；专利CN201410289860.1提出了RPU-UPR/UPU型两转一移三自由度并联水下矢量推进器，机构整体体积小、刚度大、精度高、转动工作空间大、机动性能高；为解决推力矢量化程度低、水下机器人灵活性差等问题，专利CN201610929479.6提出了3-PSS/S并联型水下矢量推进器。专利CN201911369217.9提出了3-PPS并联型水下装备矢量推进器，具有结构紧凑、刚度高的优点，可灵活调整推进器的推进姿态。

矢量推进器布置于水下机器人尾部，与控制、导航定位、应急、通信和任务载荷等系统共同装置于机器人舱体内，工作环境狭小封闭，现有的含多条被动支链的机构难以真正应用于水下矢量推进器的设计中。并且“潜龙一号”总设计师徐会希指出，能源是限制水下机器人作业范围的主要因素，而优化机器人的推进系统将对提升续航时间有可观的贡献。现有的含多条被动支链的机构能源损耗大，传递到推进器上的能量被被动支链大幅削弱，同时也会限制机构的工作空间。因此亟需一种刚度高、空间占有率小、能源损耗少的水下矢量推进器。

发明内容

针对现有水下机器人技术中存在的问题，本发明提供一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，主要是通过合理设计分支构型，为机构配置过约束属性，由过约束抵抗部分外部载荷，从而增强并联型矢量推进器承载能力，提高并联型矢量推进器刚度性能。

本发明提供了一种RRR+RPRR型，即转动副、转动副、转动副+转动副、移动副、转动副、转动副型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、螺旋桨和第二电机，所述基座和所述动平台的外形均为圆形结构，所述第一分支的第一端和所述第二分支的第一端分别与所述基座的第一端和第二端连接，所述第一分支的第二端和所述第二分支的第二端分别与所述动平台的第一端和第二端连接，所述螺旋桨位于所述动平台上表面的中心，所述第二电机的外壳和所述动平台下表面固定连接，所述第二电机的输出轴穿过所述动平台的中心和所述螺旋桨的输入轴连接。所述第一分支，其包括第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆、第三转动副和第一电机，所述第一连杆和所述第二连杆的外形均为弧形杆，所述第一转动副的第一端和所述基座的第一端连接，所述第一转动副的第二端和所述第一连杆的第一端连接，所述第一连杆的第二端和所述第二转动副的第一端连接，所述第二转动副的第二端和所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端和所述第三转动副的第一端连接，所述第三转动副的第二端和所述动平台的第一端连接，所述第一电机的输出端和所述第一转动副的第三端连接；所述第一转动副的轴线、所述第二转动副的轴线和所述第三转动副的轴线相交于所述动平台的中心点。所述第二分支，其包括第四转动副、移动副、第五转动副、第三连杆和第六转动副，所述第四转动副的第一端和所述基座的第二端连接，所述第四转动副的第二端和所述移动副的第一端连接，所述移动副的第二端和所述第五转动副的第一端连接，所述第五转动副的第二端和所述第三连杆的第一端连接，所述第三连杆的第二端和所述第六转动副的第一端连接，所述第六转动副的第二端和所述动平台的第二端连接；所述第四转动副的轴线位于所述基座平面内，并与所述基座的外切线平行，所述移动副的轴线和所述第四转动副的轴线垂直，所述第五转动副的轴线和所述第四转动副的轴线平行，所述第六转动副的轴线位于所述动平台平面内，并指向所述动平台的中心点，所述第六转动副的轴线和所述第五转动副的轴线垂直。

可优选的是，所述第一转动副和所述第四转动副以间隔180°形式均布在所述基座的两端，所述第三转动副和所述第六转动副以间隔180°形式均布在所述动平台的两端。

第二方面，本发明提供了一种RRR+PUR型，即转动副、转动副、转动副+移动副、万向副、转动副型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、螺旋桨和第二电机，所述基座和所述动平台的外形均为圆形结构，所述第一分支的第一端和所述第二分支的第一端分别与所述基座的第一端和第二端连接，所述第一分支的第二端和所述第二分支的第二端分别与所述动平台的第一端和第二端连接，所述螺旋桨位于所述动平台上表面的中心，所述第二电机的外壳和所述动平台下表面固定连接，所述第二电机的输出轴穿过所述动平台的中心和所述螺旋桨的输入轴连接，。所述第一分支，其包括第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆、第三转动副和第一电机，所述第一转动副的第一端和所述基座的第一端连接，所述第一转动副的第二端和所述第一连杆的第一端连接，所述第一连杆的第二端和所述第二转动副的第一端连接，所述第二转动副的第二端和所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端和所述第三转动副的第一端连接，所述第三转动副的第二端和所述动平台的第一端连接，所述第一电机的输出端和所述第一转动副的第三端连接；所述第一转动副的轴线、所述第二转动副的轴线和所述第三转动副的轴线相交于所述动平台的中心点。所述第二分支，其包括移动副、万向副、第三连杆和第四转动副，所述移动副的第一端和所述基座的第二端固定连接，所述移动副的第二端和所述万向副的外侧转动副连接，所述万向副的内侧转动副和所述第三连杆的第一端连接，所述第三连杆的第二端和所述第四转动副的第一端连接，所述第四转动副的第二端和所述动平台的第二端连接；所述移动副的轴线和所述基座垂直，所述万向副的外侧转动副的轴线和所述移动副的轴线垂直，所述万向副的外侧转动副的轴线和所述第三转动副的轴线垂直，所述万向副的内侧转动副的轴线指向所述动平台的中心点，所述第四转动副的轴线和所述万向副的外侧转动副的轴线平行。

可优选的是，所述万向副，其包括外侧转动副和内侧转动副，所述外侧转动副的轴线和所述内侧转动副的轴线垂直。

第三方面，本发明提供了一种RRR+UPR型，即转动副、转动副、转动副+万向副、移动副、转动副型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、螺旋桨和第二电机，所述基座和所述动平台的外形均为圆形结构，所述第一分支的第一端和所述第二分支的第一端分别与所述基座的第一端和第二端连接，所述第一分支的第二端和所述第二分支的第二端分别与所述动平台的第一端和第二端连接，所述螺旋桨位于所述动平台上表面的中心，所述第二电机的外壳和所述动平台下表面固定连接，所述第二电机的输出轴穿过所述动平台的中心和所述螺旋桨的输入轴连接。所述第一分支，其包括第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆、第三转动副和第一电机，所述第一转动副的第一端和所述基座的第一端连接，所述第一转动副的第二端和所述第一连杆的第一端连接，所述第一连杆的第二端和所述第二转动副的第一端连接，所述第二转动副的第二端和所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端和所述第三转动副的第一端连接，所述第三转动副的第二端和所述动平台的第一端连接，所述第一电机的输出端和所述第一转动副的第三端连接；所述第一转动副的轴线、所述第二转动副的轴线和所述第三转动副的轴线相交于所述动平台的中心点。所述第二分支，其包括万向副、移动副和第四转动副，所述万向副的外侧转动副位于所述基座平面内，所述万向副的外侧转动副和所述基座的第二端连接，所述万向副的内侧转动副和所述移动副的第一端连接，所述移动副的第二端和所述第四转动副的第一端连接，所述第四转动副的第二端和所述动平台的第二端连接；所述万向副的外侧转动副的轴线和所述第三转动副的轴线垂直，所述万向副的内侧转动副的轴线指向所述动平台的圆心，所述移动副的轴线和所述万向副的外侧转动副的轴线垂直，所述第四转动副的轴线和所述万向副的外侧转动副的轴线平行。

可优选的是，所述第一转动副和所述万向副以间隔135°形式均布在所述基座的两端，所述第三转动副和所述第四转动副以间隔135°形式均布在所述动平台的两端。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明的矢量推进器仅含主动分支不含被动支链，转动灵活，能源损耗少，刚度和精度较高，承载能力大，结构简单且紧凑，易于封装在水下机器人狭小舱体内。

附图说明

图1为本发明一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器中RRR+RPRR型机构的结构示意图；

图2为本发明一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器中RRR+PUR型机构的结构示意图；

图3为本发明一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器中RRR+UPR型机构的结构示意图。

主要附图标记：

第一分支1，第二分支2，基座3，动平台4，螺旋桨5，第一电机6，第二电机7，电动缸8，连杆L_i(i＝1，2，3)，转动副R_i(i＝1，2，3，4，5，6)，移动副P，万向副U。

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。

本发明提出的一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，如图1至图3所示，其包括RRR+RPRR型机构、RRR+PUR型机构和RRR+UPR型机构，三种机构中，转动副R、移动副P和万向副U的外形结构以及相关特性一致，只是在位置布置上存在差异。在这三种机构的第二分支中，电动缸8作为驱动移动副，移动副P由上连杆和下连杆组成，移动副P由电动缸8驱动，由于电动缸8由摆动杆和活塞杆组成，电动缸8的摆动缸对应于移动副P的下连杆，电动缸8的活塞杆对应于移动副P的上连杆，电动缸8作为驱动移动副P，万向副U其包括外侧转动副R_外和内侧转动副R_内，外侧转动副的轴线和内侧转动副的轴线垂直。

RRR+RPRR型矢量推进器仅含一自由度最简铰链，具有结构简单、刚度高、均载性能好等特点，其包括过约束双分支两转球面并联机构、螺旋桨5和第二电机7，过约束双分支两转球面并联机构，如图1所示，其包括基座3、动平台4、第一分支1和第二分支2。

基座3和动平台4的外形均为圆形结构，第一分支1的第一端和第二分支2的第一端分别与基座3的第一端和第二端连接，第一分支1的第二端和第二分支2的第二端分别与动平台4的第一端和第二端连接，螺旋桨5位于动平台4的上表面的中心，第二电机7的外壳和动平台4下表面固定连接，第二电机7的输出轴穿过动平台4的中心和螺旋桨5的输入轴连接。

在RRR+RPRR型机构的第一分支1中，其包括第一转动副R₁、第一连杆L₁、第二转动副R₂、第二连杆L₂、第三转动副R₃和第一电机6。第一连杆L₁和第二连杆L₂的外形均为弧形杆，第一转动副R₁的第一端和基座3的第一端连接，第一转动副R₁的第二端和第一连杆L₁的第一端连接，第一连杆L₁的第二端和第二转动副R₂的第一端连接，第二转动副R₂的第二端和第二连杆L₂的第一端连接，第二连杆L₂的第二端和第三转动副R₃的第一端连接，第三转动副R₃的第二端和动平台4的第一端连接，第一电机6的输出端和第一转动副R₁的第三端连接；第一转动副R₁的轴线、第二转动副R₂的轴线和第三转动副R₃的轴线相交于动平台4的中心点。

在RRR+RPRR型机构的第二分支2中，其包括第四转动副R₄、移动副P、第五转动副R₅、第三连杆L₃和第六转动副R₆，第四转动副R₄的第一端和基座3的第二端连接，第四转动副R₄的第二端和移动副P的第一端连接，移动副P的第二端和第五转动副R₅的第一端连接，第五转动副R₅的第二端和第三连杆L₃的第一端连接，第三连杆L₃的第二端和第六转动副R₆的第一端连接，第六转动副R₆的第二端和动平台4的第二端连接。

第四转动副R₄的轴线位于基座3的平面内，并与基座3的外切线平行，移动副P的轴线和第四转动副R₄的轴线垂直，第五转动副R₅的轴线和第四转动副R₄的轴线平行，第六转动副R₆的轴线位于动平台4的平面内，并指向动平台4的中心点，第六转动副R₆的轴线和第五转动副R₅的轴线垂直。

在RRR+RPRR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器中，如图1所示，第一转动副R₁和第四转动副R₄以间隔180°形式均布在基座3的两端，第三转动副R₃和第六转动副R₆以间隔180°形式均布在动平台4的两端。

在RRR+RPRR型机构的第一分支1中，过第一转动副R₁、第二转动副R₂和第三转动副R₃轴线的交点存在三个独立的约束力；在RRR+RPRR型机构的第二分支2中，存在着垂直于第五转动副R₅和第六转动副R₆的约束矩，在第四转动副R₄轴线所在直线上，存在平行于第四转动副R₄和第五转动副R₅的约束力。由以上分析可知，整体RRR+RPRR型机构存在的4个约束力线性相关，包含独立约束力的数目为3，因此RRR+RPRR型机构是一个过约束机构，其独立约束包括过动平台4中心的3个约束力和一个垂直于第五转动副R₅和第六转动副R₆的约束矩。

受独立约束力的作用，RRR+RPRR型机构具有两个转动自由度，两个转轴过动平台4的中心，且垂直于约束矩的垂线。从运动角度讲，RRR+RPRR型机构具有较好的运动稳定性。RRR+RPRR型机构虽然只有两个分支，但两分支中各装有一个不同形式的驱动，有利于抵抗不同形式的外载荷，且由于RRR+RPRR型机构中出现了过约束，抵抗外力的内力数增加，当末端出现6维外载荷时，由分支中的驱动力/矩和约束力/矩共同承担，从而增强了RRR+RPRR型机构的承载力和刚度。

RRR+PUR型矢量推进器仅含简单连杆，具有刚度高、均载性能好等特点，其包括过约束双分支两转球面并联机构、螺旋桨5和第二电机7。过约束双分支两转球面并联机构，如图2所示，其包括基座3、动平台4、第一分支1和第二分支2。

基座3和动平台4的外形均为圆形结构，第一分支1的第一端和第二分支2的第一端分别与基座3的第一端和第二端连接，第一分支1的第二端和第二分支2的第二端分别与动平台4的第一端和第二端连接，螺旋桨5位于动平台4上表面的中心，第二电机7的外壳和动平台4下表面固定连接，第二电机7的输出轴穿过动平台4的中心和螺旋桨5的输入轴连接。

在RRR+PUR型机构的第一分支1中，其包括第一转动副R₁、第一连杆L₁、第二转动副R₂、第二连杆L₂、第三转动副R₃和第一电机6，第一转动副R₁的第一端和基座3的第一端连接，第一转动副R₁的第二端和第一连杆L₁的第一端连接，第一连杆L₁的第二端和第二转动副R₂的第一端连接，第二转动副R₂的第二端和第二连杆L₂的第一端连接，第二连杆L₂的第二端和第三转动副R₃的第一端连接，第三转动副R₃的第二端和动平台4的第一端连接，第一电机6的输出端和第一转动副R₁的第三端连接；第一转动副R₁的轴线、第二转动副R₂的轴线和第三转动副R₃的轴线相交于动平台4的中心点。

在RRR+PUR型机构的第二分支2中，其包括移动副P、万向副U、第三连杆L₃和第四转动副R₄，移动副P的第一端和基座3的第二端连接，移动副P的第二端和万向副U的外侧转动副连接，万向副U的内侧转动副和第三连杆L₃的第一端连接，第三连杆L₃的第二端和第四转动副R₄的第一端连接，第四转动副R₄的第二端和动平台4的第二端连接。

移动副P的轴线和基座3垂直，万向副U的外侧转动副的轴线和移动副P的轴线垂直，万向副U的外侧转动副的轴线和第三转动副R₃的轴线垂直，万向副U的内侧转动副的轴线指向动平台4的中心点，第四转动副R₄的轴线和万向副U的外侧转动副的轴线平行。

在RRR+PUR型机构的第一分支1中，过第一转动副R₁、第二转动副R₂和第三转动副R₃轴线的交点存在三个独立的约束力；在RRR+PUR型机构的第二分支2中，存在着垂直于万向副U的约束矩，且在万向副U的内侧转动副的转动轴线上，存在平行于万向副U的外侧转动副和第四转动副R₄的约束力。由以上分析可知，整体RRR+PUR型机构存在的4个约束力线性相关，包含独立约束力的数目为3，因此RRR+PUR型机构是一个过约束机构，其独立约束包括过动平台4中心的3个约束力和一个垂直于第五转动副R₅和第六转动副R₆的约束矩。

受独立约束力的作用，RRR+PUR型机构具有两个转动自由度，两个转轴过动平台4的中心，且垂直于约束矩的垂线。从运动角度讲，RRR+PUR型机构具有较好的运动稳定性。RRR+PUR型机构虽然只有两个分支，但两分支中各装有一个不同形式的驱动，有利于抵抗不同形式的外载荷，且由于RRR+PUR型机构中出现了过约束，抵抗外力的内力数增加，当末端出现6维外载荷时，由分支中的驱动力/矩和约束力/矩共同承担，从而增强了RRR+PUR型机构的承载力和刚度。

RRR+UPR型矢量推进器仅含简单连杆，具有刚度高、均载性能好等特点，其包括过约束双分支两转球面并联机构、螺旋桨5和第二电机7。过约束双分支两转球面并联机构，如图3所示，其包括基座3、动平台4、第一分支1和第二分支2。

基座3和动平台4的外形均为圆形结构，第一分支1的第一端和第二分支2的第一端分别与基座3的第一端和第二端连接，第一分支1的第二端和第二分支2的第二端分别与动平台4的第一端和第二端连接，螺旋桨5位于动平台4上表面的中心，第二电机7的外壳和动平台4下表面固定连接，第二电机7的输出轴穿过动平台4的中心和螺旋桨5的输入轴连接。

在RRR+UPR型机构的第一分支1中，其包括第一转动副R₁、第一连杆L₁、第二转动副R₂、第二连杆L₂、第三转动副R₃和第一电机6，第一转动副R₁的第一端和基座3的第一端连接，第一转动副R₁的第二端和第一连杆L₁的第一端连接，第一连杆L₁的第二端和第二转动副R₂的第一端连接，第二转动副R₂的第二端和第二连杆L₂的第一端连接，第二连杆L₂的第二端和第三转动副R₃的第一端连接，第三转动副R₃的第二端和动平台4的第一端连接，第一电机6的输出端和第一转动副R₁的第三端连接；第一转动副R₁的轴线、第二转动副R₂的轴线和第三转动副R₃的轴线相交于动平台4的中心点。

在RRR+UPR型机构的第二分支2中，其包括万向副U、移动副P和第四转动副R₄，万向副U的外侧转动副位于基座3的平面内，万向副U的外侧转动副和基座3的第二端连接，万向副U的内侧转动副和移动副P的第一端连接，移动副P的第二端和第四转动副R₄的第一端连接，第四转动副R₄的第二端和动平台4的第二端连接。

万向副U的外侧转动副的轴线和第三转动副R₃的轴线垂直，万向副U的内侧转动副的轴线指向动平台4的圆心，移动副P的轴线和万向副U的外侧转动副的轴线垂直，第四转动副R₄的轴线和万向副U的外侧转动副的轴线平行。

在RRR+UPR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器中，第一转动副R₁和万向副U以间隔135°形式均布在基座3的两端，第三转动副R₃和第四转动副R₄以间隔135°形式均布在动平台4的两端。

在RRR+UPR型机构的第一分支1中，过第一转动副R₁、第二转动副R₂和第三转动副R₃轴线的交点存在三个独立的约束力；在RRR+UPR型机构的第二分支2中，存在着垂直于万向副U的约束矩，且在万向副U的内侧转动副的转动轴线上，存在平行于万向副U的外侧转动副和第四转动副R₄的约束力。由以上分析可知，整体RRR+UPR型机构存在的4个约束力线性相关，包含独立约束力的数目为3，因此RRR+UPR型机构是一个过约束机构，其独立约束包括过动平台4中心的3个约束力和一个垂直于第五转动副R₅和第六转动副R₆的约束矩。

受独立约束力的作用，RRR+UPR型机构具有两个转动自由度，两个转轴过动平台4的中心，且垂直于约束矩的垂线。从运动角度讲，RRR+UPR型机构具有较好的运动稳定性。RRR+UPR型机构虽然只有两个分支，但两分支中各装有不同形式的驱动，有利于抵抗不同形式的外载荷，且由于RRR+UPR型机构中出现了过约束，抵抗外力的内力数增加，当末端出现6维外载荷时，由分支中的驱动力/矩和约束力/矩共同承担，从而增强了RRR+UPR型机构的承载力和刚度。

在这三种机构中，当并联型矢量推进器承受外部载荷时，由第一分支1和第二分支2中的驱动力/矩和约束力/矩共同承担，从而增强了过约束双分支两转球面并联型矢量推进器的承载力和刚度。

以下结合实施例对本发明一类过约束双分支两转球面并联型矢量推进器做进一步描述：

实施例1：

具体如图1所示，对于RRR+RPRR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，第一分支1和第二分支2呈180°空间对称均布在基座3和动平台4的两端，且均为驱动分支，第二电机7驱动位于动平台上表面中心的螺旋桨5时，螺旋桨5可绕动平台4的圆心作旋转运动，其转动轴线与螺旋桨5的中心轴线重合，以此实现螺旋桨的推进作业。当需要完成螺旋桨5的空间调姿作业时，一方面通过第一电机6驱动第一分支1中的第一转动副R₁，继而带动其它运动副和连杆的运动；另一方面通过电动缸8驱动第二分支2中的移动副P，继而带动其它运动副和连杆的运动；最终通过第一电机6和电动缸8的协调驱动将运动传递到动平台，来实现螺旋桨5作两维转动的球面运动。

实施例2：

具体如图2所示，对于RRR+PUR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，第一分支1和第二分支2呈180°空间对称均布在基座3和动平台4的两端，且均为驱动分支，第二电机7驱动位于动平台4上表面中心的螺旋桨5时，螺旋桨5可绕动平台4的圆心作旋转运动，其转动轴线与螺旋桨5的中心轴线重合，以此实现螺旋桨的推进作业。当需要完成螺旋桨5的空间调姿作业时，一方面通过第一电机6驱动第一分支1中的第一转动副R₁，继而带动其它运动副和连杆的运动；另一方面通过电动缸8驱动第二分支2中的移动副P，继而带动其它运动副和连杆的运动；最终通过第一电机6和电动缸8的协调驱动将运动传递到动平台，来实现螺旋桨5作两维转动的球面运动。

实施例3：

具体如图3所示，对于RRR+UPR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，第一分支1和第二分支2呈135°空间对称均布在基座3和动平台4的两端，且均为驱动分支，第二电机7驱动位于动平台4上表面中心的螺旋桨5时，螺旋桨5可绕动平台4的圆心作旋转运动，其转动轴线与螺旋桨5的中心轴线重合，以此实现螺旋桨的推进作业。当需要完成螺旋桨5的空间调姿作业时，一方面通过第一电机6驱动第一分支1中的第一转动副R₁，继而带动其它运动副和连杆的运动；另一方面通过电动缸8驱动第二分支2中的移动副P，继而带动其它运动副和连杆的运动；最终通过第一电机6和电动缸8的协调驱动将运动传递到动平台，来实现螺旋桨5作两维转动的球面运动。

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 (6)

1.一种RRR+RPRR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、螺旋桨和第二电机，所述基座和所述动平台的外形均为圆形结构，所述第一分支的第一端与所述基座的第一端连接，所述第二分支的第一端与所述基座的第二端连接，所述第一分支的第二端与所述动平台的第一端连接，所述第二分支的第二端与所述动平台的第二端连接，所述螺旋桨位于所述动平台的上表面的中心，所述第二电机的外壳和所述动平台的下表面固定连接，所述第二电机的输出轴穿过所述动平台的中心和所述螺旋桨的输入轴连接，其特征在于，

所述第一分支，其包括第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆、第三转动副和第一电机，所述第一连杆和所述第二连杆的外形均为弧形杆，所述第一转动副的第一端和所述基座的第一端连接，所述第一转动副的第二端和所述第一连杆的第一端连接，所述第一连杆的第二端和所述第二转动副的第一端连接，所述第二转动副的第二端和所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端和所述第三转动副的第一端连接，所述第三转动副的第二端和所述动平台的第一端连接，所述第一电机的输出端和所述第一转动副的第三端连接；所述第一转动副的轴线、所述第二转动副的轴线和所述第三转动副的轴线相交于所述动平台的中心点；

所述第二分支，其包括第四转动副、移动副、第五转动副、第三连杆和第六转动副，所述第四转动副的第一端和所述基座的第二端连接，所述第四转动副的第二端和所述移动副的第一端连接，所述移动副的第二端和所述第五转动副的第一端连接，所述第五转动副的第二端和所述第三连杆的第一端连接，所述第三连杆的第二端和所述第六转动副的第一端连接，所述第六转动副的第二端和所述动平台的第二端连接；所述第四转动副的轴线位于所述基座平面内，并与所述基座的外切线平行，所述移动副的轴线和所述第四转动副的轴线垂直，所述第五转动副的轴线和所述第四转动副的轴线平行，所述第六转动副的轴线位于所述动平台平面内，并指向所述动平台的中心点，所述第六转动副的轴线和所述第五转动副的轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的RRR+RPRR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其特征在于，所述第一转动副和所述第四转动副以间隔180°形式均布在所述基座的两端，所述第三转动副和所述第六转动副以间隔180°形式均布在所述动平台的两端。

3.一种RRR+PUR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、螺旋桨和第二电机，所述基座和所述动平台的外形均为圆形结构，所述第一分支的第一端和所述第二分支的第一端分别与所述基座的第一端和第二端连接，所述第一分支的第二端和所述第二分支的第二端分别与所述动平台的第一端和第二端连接，所述螺旋桨位于所述动平台上表面的中心，所述第二电机的外壳和所述动平台下表面固定连接，所述第二电机的输出轴穿过所述动平台的中心和所述螺旋桨的输入轴连接，其特征在于，

所述第一分支，其包括第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆、第三转动副和第一电机，所述第一转动副的第一端和所述基座的第一端连接，所述第一转动副的第二端和所述第一连杆的第一端连接，所述第一连杆的第二端和所述第二转动副的第一端连接，所述第二转动副的第二端和所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端和所述第三转动副的第一端连接，所述第三转动副的第二端和所述动平台的第一端连接，所述第一电机的输出端和所述第一转动副的第三端连接；所述第一转动副的轴线、所述第二转动副的轴线和所述第三转动副的轴线相交于所述动平台的中心点；

所述第二分支，其包括移动副、万向副、第三连杆和第四转动副，所述移动副的第一端和所述基座的第二端固定连接，所述移动副的第二端和所述万向副的外侧转动副连接，所述万向副的内侧转动副和所述第三连杆的第一端连接，所述第三连杆的第二端和所述第四转动副的第一端连接，所述第四转动副的第二端和所述动平台的第二端连接；所述移动副的轴线和所述基座垂直，所述万向副的外侧转动副的轴线和所述移动副的轴线垂直，所述万向副的外侧转动副的轴线和所述第三转动副的轴线垂直，所述万向副的内侧转动副的轴线指向所述动平台的中心点，所述第四转动副的轴线和所述万向副的外侧转动副的轴线平行。

4.根据权利要求3所述的RRR+PUR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其特征在于，所述万向副，其包括外侧转动副和内侧转动副，所述外侧转动副的轴线和所述内侧转动副的轴线垂直。

5.一种RRR+UPR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其包括基座、动平台、第一分支、第二分支、螺旋桨和第二电机，所述基座和所述动平台的外形均为圆形结构，所述第一分支的第一端和所述第二分支的第一端分别与所述基座的第一端和第二端连接，所述第一分支的第二端和所述第二分支的第二端分别与所述动平台的第一端和第二端连接，所述螺旋桨位于所述动平台上表面的中心，所述第二电机的外壳和所述动平台下表面固定连接，所述第二电机的输出轴穿过所述动平台的中心和所述螺旋桨的输入轴连接，其特征在于，

所述第一分支，其包括第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆、第三转动副和第一电机，所述第一转动副的第一端和所述基座的第一端连接，所述第一转动副的第二端和所述第一连杆的第一端连接，所述第一连杆的第二端和所述第二转动副的第一端连接，所述第二转动副的第二端和所述第二连杆的第一端连接，所述第二连杆的第二端和所述第三转动副的第一端连接，所述第三转动副的第二端和所述动平台的第一端连接，所述第一电机的输出端和所述第一转动副的第三端连接；所述第一转动副的轴线、所述第二转动副的轴线和所述第三转动副的轴线相交于所述动平台的中心点；

所述第二分支，其包括万向副、移动副和第四转动副，所述万向副的外侧转动副位于所述基座平面内，所述万向副的外侧转动副和所述基座的第二端连接，所述万向副的内侧转动副和所述移动副的第一端连接，所述移动副的第二端和所述第四转动副的第一端连接，所述第四转动副的第二端和所述动平台的第二端连接；所述万向副的外侧转动副的轴线和所述第三转动副的轴线垂直，所述万向副的内侧转动副的轴线指向所述动平台的圆心，所述移动副的轴线和所述万向副的外侧转动副的轴线垂直，所述第四转动副的轴线和所述万向副的外侧转动副的轴线平行。

6.根据权利要求5所述RRR+UPR型过约束双分支两转球面并联型矢量推进器，其特征在于，所述第一转动副和所述万向副以间隔135°形式均布在所述基座的两端，所述第三转动副和所述第四转动副以间隔135°形式均布在所述动平台的两端。

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