CN209533395U - 多自由度并联机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多自由度并联机构，其包括第一平台、第二平台、连接件和基座，其中，第一平台与第一支撑组件和第二支撑组件分别转动连接，第二平台与第三支撑组件和第四支撑组件分别转动连接，第一支撑组件、第二支撑组件、第三支撑组件和第四支撑组件均包括平面四杆机构，平面四杆机构的四个转动连接点的连线形成平行四边形，第一平台和第二平台分别与连接件转动连接，使连接件相对于第一平台具有至少两个转动自由度、连接件相对于第二平台具有至少两个转动自由度。根据本实用新型的多自由度并联机构，可以为连接件提供至少三个平移和两个转动的自由度；且并联机构的活动部件可以不对称设置、空间利用率高。

Description

多自由度并联机构

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及并联机器人的多自由度并联机构。

背景技术

从机构学的角度可以将机器人分为串联机器人和并联机器人两大类，相比于串联机器人，并联机器人具有刚度大、承载能力强、精度高和末端件惯性小等优势。

中国专利CN105729450B公开了一种四自由度并联机构，该机构能实现动平台的三平动一转动的自由度，而不能实现动平台绕y轴或绕x轴的转动。然而，在例如手术机器人或者机床等应用中，需要控制刀具具有两平动两转动的自由度、或是三平动两转动的自由度，上述提供三平动一转动的并联机构并不能满足这样的应用需求。

此外，现有的并联机器人多采用完全对称设计，导致机器人整体体积较大，不能较好地适应较小的操作空间、或是不易使多台机器人在有限空间内同时布置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种具有至少三平动两转动的自由度的多自由度并联机构。

本实用新型提供一种多自由度并联机构，其包括第一平台、第二平台、连接件和基座，所述第一平台和所述第二平台在第一方向上间隔开，其特征在于，

所述第一平台与第一支撑组件和第二支撑组件分别转动连接，且所述第一支撑组件相对于所述第一平台的转动轴线与所述第二支撑组件相对于所述第一平台的转动轴线不平行，

所述第二平台与第三支撑组件和第四支撑组件分别转动连接，且所述第三支撑组件相对于所述第二平台的转动轴线与所述第四支撑组件相对于所述第二平台的转动轴线不平行，

所述第一支撑组件、所述第二支撑组件、所述第三支撑组件和所述第四支撑组件均包括平面四杆机构，所述平面四杆机构的四个转动连接点的连线形成平行四边形，

所述第一支撑组件、所述第二支撑组件、所述第三支撑组件和所述第四支撑组件分别连接到所述基座，且所述第一支撑组件、所述第二支撑组件、所述第三支撑组件和所述第四支撑组件中的至少一者能通过活动件转动连接到所述基座，

所述第二平台还与辅助定位组件转动连接，所述辅助定位组件能够相对于所述基座运动、使得所述第二平台在所述第一方向上产生位移，

所述第一平台和所述第二平台分别与所述连接件转动连接，使所述连接件相对于所述第一平台具有至少两个转动自由度、所述连接件相对于所述第二平台具有至少两个转动自由度。

在至少一个实施方式中，

所述多自由度并联机构还包括第一活动件，所述第一活动件与所述基座和所述第一支撑组件分别转动连接于两个不同的点，在所述第一活动件相对于所述基座转动的过程中，所述第一支撑组件在所述第一方向上产生位移；和/或，

所述多自由度并联机构还包括第二活动件，所述第二活动件与所述基座和所述第二支撑组件分别转动连接于两个不同的点，在所述第二活动件相对于所述基座转动的过程中，所述第二支撑组件在所述第一方向上产生位移；和/或，

所述多自由度并联机构还包括第三活动件，所述第三活动件与所述基座和所述第三支撑组件分别转动连接于两个不同的点，在所述第三活动件相对于所述基座转动的过程中，所述第三支撑组件在所述第一方向上产生位移；和/或，

所述多自由度并联机构还包括第四活动件，所述第四活动件与所述基座和所述第四支撑组件分别转动连接于两个不同的点，在所述第四活动件相对于所述基座转动的过程中，所述第四支撑组件在所述第一方向上产生位移；和/或，

所述多自由度并联机构还包括第五活动件，所述第五活动件与所述基座和所述辅助定位组件分别转动连接于两个不同的点，在所述第五活动件相对于所述基座转动的过程中，所述辅助定位组件在所述第一方向上产生位移。

在至少一个实施方式中，所述基座包括在所述第一方向上具有延伸分量的导向件，所述第一支撑组件、所述第二支撑组件、所述第三支撑组件、所述第四支撑组件和所述辅助定位组件中的至少一者能够在所述导向件的导引下往复运动。

在至少一个实施方式中，所述多自由度并联机构还包括第一中间转接件和第二中间转接件，

所述连接件与所述第一中间转接件沿第一转动轴线转动连接，所述第一平台与所述第一中间转接件沿第二转动轴线转动连接，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线不平行，

所述连接件与所述第二中间转接件沿第三转动轴线转动连接，所述第二平台与所述第二中间转接件沿第四转动轴线转动连接，所述第三转动轴线与所述第四转动轴线不平行。

在至少一个实施方式中，所述第一转动轴线垂直于所述第二转动轴线，所述第三转动轴线垂直于所述第四转动轴线。

在至少一个实施方式中，所述辅助定位组件包括呈平行四边形的平面四杆机构。

在至少一个实施方式中，所述辅助定位组件包括支撑杆，所述支撑杆的一端转动连接到所述第二平台使得所述支撑杆能够相对于所述第二平台绕两个不平行的转动轴线转动，所述支撑杆的另一端转动连接到所述基座使得所述支撑杆能够相对于所述基座绕两个不平行的转动轴线转动。

在至少一个实施方式中，所述辅助定位组件包括支撑杆，所述支撑杆包括支撑杆第一部分和支撑杆第二部分，所述支撑杆第一部分能相对于所述支撑杆第二部分绕所述支撑杆的轴向转动，所述支撑杆第一部分转动连接到所述第二平台、所述支撑杆第二部分转动连接到所述基座。

在至少一个实施方式中，所述支撑杆能够伸长或缩短以使得所述支撑杆的长度能够被调节。

在至少一个实施方式中，其特征在于，所述第一平台呈环形或半环形，所述第一支撑组件和所述第二支撑组件设置于所述第一平台的外周侧，所述连接件设置于所述第一平台的内周侧；和/或，

所述第二平台呈环形或半环形，所述第三支撑组件、所述第四支撑组件和所述辅助定位组件设置于所述第二平台的外周侧，所述连接件设置于所述第二平台的内周侧。

根据本实用新型的多自由度并联机构，可以为连接件提供三个平移和两个转动的自由度，且并联机构的活动部件可以不对称设置、空间利用率高。

附图说明

图1是根据本实用新型的第一实施方式的多自由度并联机构的立体示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的部分结构的放大示意图。

图4是根据本实用新型的第二实施方式的多自由度并联机构的立体示意图。

图5是根据本实用新型的第三实施方式的多自由度并联机构的立体示意图。

图6是根据本实用新型的第四实施方式的多自由度并联机构的立体示意图。

附图标记说明

10第一平台；20第二平台；

30连接件；31第一中间转接件；32第二中间转接件；

41第一支撑组件；42第二支撑组件；43第三支撑组件；44第四支撑组件；

50辅助定位组件；51支撑杆；511转接件；

411、421、431、441、501第一杆；412、422、432、442、502第二杆；413、423、433、443、503第三杆；414、424、434、444、504第四杆；

61第一活动件；62第二活动件；63第三活动件；64第四活动件；65第五活动件；

70基座；70A基座第一部分；70B基座第二部分；71辅助导向件；701第一导向件；702第二导向件；

a1、a2、a3、a4转动轴线。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本实用新型，而不用于穷举本实用新型的所有可行的方式，也不用于限制本实用新型的范围。

若非特殊说明，本实用新型以图1所示的三维坐标系来说明各部件的位置关系。应当理解，本实用新型中根据x、y和z轴定义的位置关系是相对的，根据装置的实际应用场合，坐标轴可进行空间旋转。

参照图1至图6，以五自由度并联机构为例，介绍根据本实用新型的多自由度并联机构。根据本实用新型的五自由度并联机构具有在x、y和z三个方向上的平动自由度以及绕x轴的转动自由度和绕y轴的转动自由度。

第一实施方式

参照图1至图3首先介绍本实用新型的五自由度并联机构的第一实施方式。

参照图1和图2，根据本实用新型的第一实施方式的五自由度并联机构包括第一平台10、第二平台20和连接件30。第一平台10受第一支撑组件41和第二支撑组件42的支撑和导引而具有在x、y和z三个方向上的平动自由度，第二平台20受第三支撑组件43、第四支撑组件44和辅助定位组件50的支撑和导引而具有在x、y和z三个方向上的平动自由度。连接件30与第一平台10和第二平台20分别连接，在第一平台10和/或第二平台20活动的过程中，连接件30能够在x、y和z三个方向上平动、以及绕x轴转动和绕y轴转动，即连接件30具有五个自由度。

第一支撑组件41、第二支撑组件42、第三支撑组件43和第四支撑组件44均包括四个连杆，这四个连杆构成平面四杆机构，且该平面四杆机构的四个转动连接点形成平行四边形的四个顶点，将上述平面四杆机构简称为“平行四边形机构”，或简称上述平面四杆机构呈平行四边形；在运动过程中，平行四边形机构始终保持呈平行四边形形状。

参照图2，第一支撑组件41包括首尾相连且转动连接的第一杆411、第二杆412、第三杆413和第四杆414，第一杆411、第二杆412、第三杆413和第四杆414形成一个平行四边形机构。第二支撑组件42包括首尾相连且转动连接的第一杆421、第二杆422、第三杆423和第四杆424，第一杆421、第二杆422、第三杆423和第四杆424形成一个平行四边形机构。第三支撑组件43包括首尾相连且转动连接的第一杆431、第二杆432、第三杆433和第四杆434，第一杆431、第二杆432、第三杆433和第四杆434形成一个平行四边形机构。第四支撑组件44包括首尾相连且转动连接的第一杆441、第二杆442、第三杆443和第四杆444，第一杆441、第二杆442、第三杆443和第四杆444形成一个平行四边形机构。在本实施方式中，第一杆411、第二杆412、第一杆421、第二杆422、第一杆431、第二杆432、第一杆441和第二杆442均平行于xoy平面。

第一支撑组件41与第一平台10和第一活动件61分别转动连接，第二支撑组件42与第一平台10和第二活动件62分别转动连接，第三支撑组件43与第二平台20和第三活动件63分别转动连接，第四支撑组件44与第二平台20和第四活动件64分别转动连接。

由于每一个支撑组件(第一支撑组件41、第二支撑组件42、第三支撑组件43和第四支撑组件44)与活动平台(第一平台10、第二平台20)以及与活动件(第一活动件61、第二活动件62、第三活动件63、第四活动件64)的连接方式相类似，以下以第一支撑组件41为例进行说明。

第一支撑组件41的第一杆411与第一平台10转动连接，第一平台10相对于第一杆411转动的转动轴线与第一杆411的轴向平行。第一支撑组件41的第二杆412与第一活动件61转动连接，第一活动件61相对于第二杆412转动的转动轴线与第二杆412的轴向平行。

值得注意的是，第一支撑组件41的第一杆411与第二支撑组件42的第一杆421不平行，第一杆411与第一杆421确定了第一平台10的平行于xoy平面的姿态；第三支撑组件43的第一杆431与第四支撑组件44的第一杆441不平行，第一杆431与第一杆441确定了第二平台20的平行于xoy平面的姿态。在这样的设置下，当第一活动件61、第二活动件62、第三活动件63和第四活动件64中的一者或多者运动时，第一平台10和第二平台20不会发生转动，在本实施方式中，第一平台10和第二平台20始终与xoy平面平行。

第二平台20还连接有辅助定位组件50。在本实施方式中，辅助定位组件50采用和支撑组件相同的结构，即辅助定位组件50也是一个平行四边形机构，即第一杆501、第二杆502、第三杆503和第四杆504形成平行四边形。这样的设置使得整个机构零部件的通用性增强、结构强度高。辅助定位组件50的第一杆501与第二平台20转动连接，第二平台20相对于第一杆501转动的转动轴线与第一杆501的轴向平行。辅助定位组件50的第二杆502与第五活动件65的一端转动连接，第五活动件65的另一端转动连接到基座70。

辅助定位组件50起到了辅助确定第二平台20的位置的作用，这在下文介绍各部件的运动定位时将更容易被理解。

第一平台10呈半环状，在第一平台10的外周具有两个沿第一平台10的周向分布的连接部，每一个连接部形成有轴孔分别供第一支撑组件41的第一杆411和第二支撑组件42的第一杆421穿过，这两个轴孔的轴向与xoy平面平行。

第二平台20呈环状，在第二平台20的外周具有三个沿第二平台20的周向分布的连接部，每一个连接部形成有轴孔分别供第三支撑组件43的第一杆431、第四支撑组件44的第一杆441以及辅助定位组件50的第一杆501穿过，这三个轴孔的轴向与xoy平面平行。

第一活动件61、第二活动件62、第三活动件63、第四活动件64和第五活动件65能够相对于基座70转动。

在本实施方式中，基座70呈六边形，上述五个活动件61、62、63、64、65设置于六边形六个边中的五个。每一个活动件均能相对于基座70转动，使得支撑组件41、42、43、44或辅助定位组件50能够相对于基座70发生在z方向上的移位。活动件61、62、63、64、65呈长条状，每一个活动件的一端转动连接于一个支撑组件(或辅助定位组件50)、另一端转动连接于基座70，活动件61、62、63、64、65相对于基座70的转动轴线、以及相对于支撑组件41、42、43、44或辅助定位组件50的转动轴线均平行于xoy平面。在活动件绕基座70转动的过程中支撑组件或辅助定位组件50的姿态和位置得到调整。

应当理解，基座70还可以是其他形状，五个活动件61、62、63、64、65互相之间间隔的角度并不需要是均匀的。

接下来介绍连接件30与第一平台10和第二平台20的连接方式以及各部件的运动对连接件30的定位的影响。

首先介绍第一平台10的运动。第一平台10跟随第一活动件61和第二活动件62的运动而运动；而由于第一支撑组件41呈平行四边形、第二支撑组件42呈平行四边形，又第一支撑组件41的第一杆411与第二支撑组件42的第一杆421不平行，因此当第一活动件61相对于基座70转动和/或第二活动件62相对于基座70转动时，第一平台10只发生平动而不发生转动。第一平台10具有沿x方向、沿y方向和沿z方向的三个平动自由度。

同样地，第二平台20跟随第三活动件63和第四活动件64的运动而运动；当第三活动件63相对于基座70转动和/或第四活动件64相对于基座70转动时，第二平台20只发生平动而不发生转动。第二平台20具有沿x方向、沿y方向和沿z方向的三个平动自由度。

接下来介绍辅助定位组件50在第二平台20运动过程中的作用。对于第三活动件63和第四活动件64的某一确定的组合定位，受第三支撑组件43和第四支撑组件44的限制，第二平台20相对于第三活动件63和第四活动件64的距离是一定的；然而，第二平台20相对于第三活动件63和第四活动件64的确定的距离对应了一系列可能的第二平台20的位置。而辅助定位组件50帮助确定了第二平台20的唯一具体定位，这是因为引入的辅助定位组件50增加了第二平台20相对于第五活动件65的距离的限制。通过控制第三活动件63、第四活动件64和第五活动件65各自相对于基座70的转动角度，能够确定第二平台20的具体位置。

同样地，对于第一活动件61和第二活动件62的某一确定的组合定位，受第一支撑组件41和第二支撑组件42的限制，第一平台10相对于第一活动件61和第二活动件62的距离是一定的。由于第一平台10和第二平台20均与连接件30相连，因此第一平台10相对于第二平台20的距离是确定的，换言之连接件30起到了辅助第一平台10定位的作用；在第二平台20的位置确定的情况下，第一平台10的位置能够被唯一确定。

参照图3，第一平台10和第二平台20在z方向上具有一定的间隔，连接件30通过第一中间转接件31与第一平台10转动连接，连接件30还通过第二中间转接件32与第二平台20转动连接，图中未示出转动轴而仅以转动轴线的形式示意。连接件30相对于第一平台10具有两个转动自由度，连接件30相对于第二平台20具有两个转动自由度。具体地，连接件30与第一中间转接件31转动连接，这两者能绕转动轴线a1相对转动；第一中间转接件31与第一平台10转动连接，这两者能绕转动轴线a2相对转动。转动轴线a1与转动轴线a2不平行，且优选地，转动轴线a1与转动轴线a2互相垂直。连接件30与第二中间转接件32转动连接，这两者能绕转动轴线a3相对转动；第二中间转接件32与第二平台20转动连接，这两者能绕转动轴线a4相对转动。转动轴线a3与转动轴线a4不平行，且优选地，转动轴线a3与转动轴线a4互相垂直。

连接件30相对于第一平台10以及相对于第二平台20均具有两个转动自由度，这使得，在第一平台10和/或第二平台20运动的过程中，连接件30除了能跟随地在x、y和z方向上平动，还能绕x轴转动和/或绕y轴转动。

以上，通过控制第一活动件61、第二活动件62、第三活动件63、第四活动件64和第五活动件65各自相对于基座70的转动角度，能够对连接件30进行空间定位。第一活动件61、第二活动件62、第三活动件63、第四活动件64和第五活动件65的转动自由度为连接件30提供了三个平动和两个转动的自由度。

第二实施方式

图4示出了根据本实用新型的第二实施方式的五自由度并联机构。第二实施方式是第一实施方式的变型，对于与第一实施方式相同或相似的部件标注相同或相似的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

本实施方式中，与辅助定位组件50相连的第五活动件65相对于基座70的运动方式为平动。基座70包括沿z方向延伸的辅助导向件71，第五活动件65能够沿辅助导向件71往复运动，从而改变第五活动件65相对于基座70在z方向上的位移。

应当理解，辅助导向件71也可以不是沿z方向延伸的，辅助导向件71只需具有在z方向上的延伸分量即可。例如辅助导向件71可以是倾斜于z方向设置的直线轨道，或者例如辅助导向件71可以是在z方向上有延伸分量的曲线轨道，这样的设置使得沿导向件运动的活动件在x方向和y方向上的运动范围得到扩大。

第三实施方式

图5示出了根据本实用新型的第三实施方式的五自由度并联机构。第三实施方式示出了辅助定位组件50和活动件的另一种变型。

在本实施方式中，辅助定位组件50不具备平行四边形机构，其主要由呈杆状的支撑杆51和连接于支撑杆51两端的转接件511构成。辅助定位组件50可以省略平行四边形机构是因为，具有平行四边形机构的第三支撑组件43和第四支撑组件44已经能确定第二平台20的平行于xoy平面的姿态，而辅助定位组件50的作用主要是为了确定第二平台20在z方向上的定位。

支撑杆51为长度可调节的伸缩杆，通过调节支撑杆51的长度可以控制第二平台20相对于基座70的距离。

支撑杆51能相对于自身的轴线绕转接件511转动。支撑杆51两端的转接件511能分别相对于基座70和第二平台20转动，转动轴线平行于xoy平面。

在一种替代的实施方式中，转接件511可以是与支撑杆51的两端固定连接的，而支撑杆51在其轴向上由至少两个子支撑杆彼此相连，这两个子支撑杆(即，支撑杆第一部分和支撑杆第二部分)能绕支撑杆51的轴向相对转动。

第三实施方式中活动件的变型表现在，第一活动件61和第二活动件62相对于基座70的运动方式是平动。基座70包括沿z方向延伸的第一导向件701和第二导向件702，第一活动件61能够沿第一导向件701往复运动，第二活动件62能够沿第二导向件702往复运动，从而分别改变第一活动件61和第二活动件62相对于基座70在z方向上的位移。

第四实施方式

图6示出了根据本实用新型的第四实施方式的五自由度并联机构。在之前的实施方式中，第一活动件61和第二活动件62在z方向上位于第一平台10的一侧(图中的下侧)，第三活动件63和第四活动件64在z方向上也位于第二平台20的同一侧(图中的下侧)。在本实施方式中，第三活动件63和第四活动件64在z方向上位于第二平台20的一侧(图6中的下侧)，而第一活动件61和第二活动件62在z方向上位于第一平台10的另一侧(图6中的上侧)。

基座70包括在z方向上间隔开的基座第一部分70A和基座第二部分70B。第一活动件61和第二活动件62转动连接到基座第一部分70A，第三活动件63和第四活动件64转动连接到基座第二部分70B。第一平台10、第二平台20和连接件30均位于基座第一部分70A和基座第二部分70B之间。

上述设置方式使得与第一平台10相连的支链(包括第一支撑组件41、第一活动件61、第二支撑组件42和第二活动件62)和与第二平台20相连的支链(包括第三支撑组件43、第三活动件63、第四支撑组件44、第四活动件64和辅助定位组件50)在运动过程中不容易发生干涉。

在一种替代的实施方式中，基座70也可以不包括在z方向上间隔开的基座第一部分70A和基座第二部分70B，例如基座70可以设置成环形或半环形，使得基座70不会在z方向上阻挡与第一平台10相连的支链或与第二平台20相连的支链。

应当理解，上述实施方式、尤其是第二至第四实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。

本实用新型至少具有以下优点中的一个优点：

(i)本实用新型通过使两组所在平面不平行的平行四边形机构(例如第一支撑组件41所构成的平行四边形机构和第二支撑组件42所构成的平行四边形机构，它们所在的平面不平行)与一个活动平台(例如第一平台10)连接，确定了活动平台的两个平动自由度，再加上辅助定位组件，三者一起完全控制了活动平台的三个平动自由度。

(ii)在本实用新型中，第一平台10和第二平台20在z方向上间隔开，通过连接件30将第一平台10和第二平台20连接在一起，并使连接件30能相对于第一平台10绕两个不平行的轴线(优选为两个垂直的轴线)转动、连接件30能相对于第二平台20绕两个不平行的轴线(优选为两个垂直的轴线)转动，从而在第一平台10和第二平台20中任一者的位置发生变化的过程中，连接件30具有三个平动自由度和两个转动自由度。在实际操作中，只需控制第一活动件61、第二活动件62、第三活动件63、第四活动件64和第五活动件65(或可伸缩的支撑杆51)的运动，便能实现连接件30在五个自由度上的平动和/或转动。

(iii)第一平台10、第一支撑组件41和第二支撑组件42构成的活动支链与第二平台20、第三支撑组件43、第四支撑组件44和辅助定位组件50构成的活动支链不对称，提高了并联机构整体的空间利用率。

(iv)第一平台10和第二平台20呈环形或半环形，第一支撑组件41和第二支撑组件42设置于第一平台10的外周侧、连接件30设置于第一平台10的内周侧，第二平台20呈环形或半环形，第三支撑组件43、第四支撑组件44和辅助定位组件50设置于第二平台20的外周侧、连接件30设置于第二平台20的内周侧，进一步提高了并联机构的空间利用率。

当然，本实用新型不限于上述实施方式，本领域技术人员在本实用新型的教导下可以对本实用新型的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本实用新型的范围。例如：

(i)根据本实用新型的并联机构优选用作手术机器人的一部分，这种应用下，z方向优选代表竖直方向，并且可以在连接件30上加设手术器械；然而本实用新型不限于此，根据本实用新型的并联机构也可以为其他器械提供导向。

(ii)根据本实用新型的多自由度并联机构的连接件30具有五个自由度，在实际应用中，当需要连接件30作为终端提供更多自由度时，可以为连接件30加设其他运动部件，例如加设能够绕连接件30的轴向转动的终端附加件，使得该终端附加件具有包括绕z方向转动的六个自由度。

(iii)连接件30与第一平台10、第二平台20的转动连接也可以通过球形铰链实现，当连接件30与第一平台10和第二平台20的连接均使用球形铰链时，连接件30具有包括绕z方向转动的六个自由度。

(iv)辅助定位组件50可以和第一平台10或第二平台20中的任一者连接以起到对整个机构的定位作用，例如，辅助定位组件50也可以不与第二平台20连接、而是与第一平台10连接。

(v)本实用新型对第一平台10和第二平台20的形状不作限制，第一平台10和第二平台20可以不是环形或半环形；连接件30与第一平台10或第二平台20的连接位置不必位于第一平台10或第二平台20的内周侧，支撑组件或辅助定位组件50与第一平台10或第二平台20的连接位置不必位于第一平台10或第二平台20的外周部。

Claims (10)

1.一种多自由度并联机构，其包括第一平台(10)、第二平台(20)、连接件(30)和基座(70)，所述第一平台(10)和所述第二平台(20)在第一方向(z)上间隔开，其特征在于，

所述第一平台(10)与第一支撑组件(41)和第二支撑组件(42)分别转动连接，且所述第一支撑组件(41)相对于所述第一平台(10)的转动轴线与所述第二支撑组件(42)相对于所述第一平台(10)的转动轴线不平行，

所述第二平台(20)与第三支撑组件(43)和第四支撑组件(44)分别转动连接，且所述第三支撑组件(43)相对于所述第二平台(20)的转动轴线与所述第四支撑组件(44)相对于所述第二平台(20)的转动轴线不平行，

所述第一支撑组件(41)、所述第二支撑组件(42)、所述第三支撑组件(43)和所述第四支撑组件(44)均包括平面四杆机构，所述平面四杆机构的四个转动连接点的连线形成平行四边形，

所述第一支撑组件(41)、所述第二支撑组件(42)、所述第三支撑组件(43)和所述第四支撑组件(44)分别连接到所述基座(70)，且所述第一支撑组件(41)、所述第二支撑组件(42)、所述第三支撑组件(43)和所述第四支撑组件(44)中的至少一者能通过活动件转动连接到所述基座(70)，

所述第二平台(20)还与辅助定位组件(50)转动连接，所述辅助定位组件(50)能够相对于所述基座(70)运动、使得所述第二平台(20)在所述第一方向(z)上产生位移，

所述第一平台(10)和所述第二平台(20)分别与所述连接件(30)转动连接，使所述连接件(30)相对于所述第一平台(10)具有至少两个转动自由度、所述连接件(30)相对于所述第二平台(20)具有至少两个转动自由度。

2.根据权利要求1所述的多自由度并联机构，其特征在于，

所述多自由度并联机构还包括第一活动件(61)，所述第一活动件(61)与所述基座(70)和所述第一支撑组件(41)分别转动连接于两个不同的点，在所述第一活动件(61)相对于所述基座(70)转动的过程中，所述第一支撑组件(41)在所述第一方向(z)上产生位移；和/或，

所述多自由度并联机构还包括第二活动件(62)，所述第二活动件(62)与所述基座(70)和所述第二支撑组件(42)分别转动连接于两个不同的点，在所述第二活动件(62)相对于所述基座(70)转动的过程中，所述第二支撑组件(42)在所述第一方向(z)上产生位移；和/或，

所述多自由度并联机构还包括第三活动件(63)，所述第三活动件(63)与所述基座(70)和所述第三支撑组件(43)分别转动连接于两个不同的点，在所述第三活动件(63)相对于所述基座(70)转动的过程中，所述第三支撑组件(43)在所述第一方向(z)上产生位移；和/或，

所述多自由度并联机构还包括第四活动件(64)，所述第四活动件(64)与所述基座(70)和所述第四支撑组件(44)分别转动连接于两个不同的点，在所述第四活动件(64)相对于所述基座(70)转动的过程中，所述第四支撑组件(44)在所述第一方向(z)上产生位移；和/或，

所述多自由度并联机构还包括第五活动件(65)，所述第五活动件(65)与所述基座(70)和所述辅助定位组件(50)分别转动连接于两个不同的点，在所述第五活动件(65)相对于所述基座(70)转动的过程中，所述辅助定位组件(50)在所述第一方向(z)上产生位移。

3.根据权利要求1所述的多自由度并联机构，其特征在于，所述基座(70)包括在所述第一方向(z)上具有延伸分量的导向件(71、701、702)，所述第一支撑组件(41)、所述第二支撑组件(42)、所述第三支撑组件(43)、所述第四支撑组件(44)和所述辅助定位组件(50)中的至少一者能够在所述导向件(71、701、702)的导引下往复运动。

4.根据权利要求1所述的多自由度并联机构，其特征在于，所述多自由度并联机构还包括第一中间转接件(31)和第二中间转接件(32)，

所述连接件(30)与所述第一中间转接件(31)沿第一转动轴线(a1)转动连接，所述第一平台(10)与所述第一中间转接件(31)沿第二转动轴线(a2)转动连接，所述第一转动轴线(a1)与所述第二转动轴线(a2)不平行，

所述连接件(30)与所述第二中间转接件(32)沿第三转动轴线(a3)转动连接，所述第二平台(20)与所述第二中间转接件(32)沿第四转动轴线(a4)转动连接，所述第三转动轴线(a3)与所述第四转动轴线(a4)不平行。

5.根据权利要求4所述的多自由度并联机构，其特征在于，所述第一转动轴线(a1)垂直于所述第二转动轴线(a2)，所述第三转动轴线(a3)垂直于所述第四转动轴线(a4)。

6.根据权利要求1所述的多自由度并联机构，其特征在于，所述辅助定位组件(50)包括呈平行四边形的平面四杆机构。

7.根据权利要求1所述的多自由度并联机构，其特征在于，所述辅助定位组件(50)包括支撑杆(51)，所述支撑杆(51)的一端转动连接到所述第二平台(20)使得所述支撑杆(51)能够相对于所述第二平台(20)绕两个不平行的转动轴线转动，所述支撑杆(51)的另一端转动连接到所述基座(70)使得所述支撑杆(51)能够相对于所述基座(70)绕两个不平行的转动轴线转动。

8.根据权利要求1所述的多自由度并联机构，其特征在于，所述辅助定位组件(50)包括支撑杆(51)，所述支撑杆(51)包括支撑杆第一部分和支撑杆第二部分，所述支撑杆第一部分能相对于所述支撑杆第二部分绕所述支撑杆的轴向转动，所述支撑杆第一部分转动连接到所述第二平台(20)、所述支撑杆第二部分转动连接到所述基座(70)。

9.根据权利要求7或8所述的多自由度并联机构，其特征在于，所述支撑杆(51)能够伸长或缩短以使得所述支撑杆(51)的长度能够被调节。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的多自由度并联机构，其特征在于，所述第一平台(10)呈环形或半环形，所述第一支撑组件(41)和所述第二支撑组件(42)设置于所述第一平台(10)的外周侧，所述连接件(30)设置于所述第一平台(10)的内周侧；和/或，

所述第二平台(20)呈环形或半环形，所述第三支撑组件(43)、所述第四支撑组件(44)和所述辅助定位组件(50)设置于所述第二平台(20)的外周侧，所述连接件(30)设置于所述第二平台(20)的内周侧。