[发明专利]FOUR机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种FOUR机构(四自由度并联机构)，可以实现空间三维移动和一个转动，能作为工业机器人或并联机床的运动执行机构。它属于机器人技术与数控加工装备技术领域。

背景技术

近年少自由度的并联机构在工业生产中得到广泛关注并得到了相应的应用。其中最为成功的Delta机器人，它以结构简单及能快速实现三维移动的特点得到了市场的青睐。但在实际生产中三自由度的机构往往不能满足生产要求，因此四自由度的并联机构逐渐发展起来。其中典型的是在1999年IEEE/ASME国际会议上提出的H4机构，但由于奇异性问题而后有在H4基础上进行更进，2003年提出的I4机构和2007年提出的Par4机构。现有的四自由度并联机构大部分结构较为复杂，并且一般的只有在单方向上能获得大的加速度。

发明内容

本发明的目的是：提出一种FOUR机构，可应用于工业机器人或数控机床的执行机构，并且机构在各运动方向都能获得较大的加速度。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本装置包括有静平台J、动平台D和布置在静平台J四周的四条支链，其中：第一支链包括有连杆L₁₁和第一平行四边形球铰结构2，连杆L₁₁的一端通过轴沿x方向的第六转动副1与静平台J相连，另一端与第一平行四边形球铰结构2固定连接，第一平行四边形球铰结构2的另一端与动平台D固定连接；第三支链和第一支链结构完全相同并分别布置在静平台J相对应的两边；第二支链包括有能够沿水平方向移动的第一移动滑块3、连杆L₂₁、连杆L₂₂和连杆L₂₃，第一移动滑块3通过轴沿y方向的第一转动副4和连杆L₂₁相连，连杆L₂₁和连杆L₂₂通过第二转动副5相连，连杆L₂₂和连杆L₂₃通过第三转动副6相连，连杆L₂₃的另一端通过轴沿x方向的第四转动副7与动平台D相连；第四支链包括有能够沿垂直方向移动的第二移动滑块10、第二平行四边形球铰结构11和连杆L₄₁，第二平行四边形球铰结构11一端与第二移动滑块10固定连接，另一端与连杆L₄₁固定连接，连杆L₄₁的另一端通过轴沿x方向的第五转动副12与动平台D相连；连杆L₂₃和连杆L₄₁与动平台D共面；第二支链的第一转动副4、第二转动副5和第三转动副6的转动轴线互相平行。第二支链的第一滑块3始终沿水平方向滑动；第四支链的第二滑块10始终沿垂直方向滑动；第一支链、第三支链和第四支链中的平行四边形球铰结构上下两边连杆和左右两边连杆保持平行，四个连杆始终在同一平面内。

所述的第四转动副7的轴线与第五转动副12的轴线在动平台平面内保持同轴或平行。

一种四自由度的并联机构，本装置包括有静平台J、动平台D和布置在静平台J四周的四条运动支链，其中：第一支链包括有连杆L₁₁和第一平行四边形球铰结构2，连杆L₁₁的一端通过轴沿x方向的第六转动副1与静平台J相连，另一端与第一平行四边形球铰结构2固定连接，第一平行四边形球铰结构2的另一端与动平台D固定连接；第三支链、第四支链和第一支链结构完全相同；第二支链包括有能够沿水平方向移动的第一移动滑块3、连杆L₂₁、连杆L₂₂和连杆L₂₃，第一移动滑块3通过轴沿y方向的第一转动副4和连杆L₂₁相连，连杆L₂₁和连杆L₂₂通过第二转动副5相连，连杆L₂₂和连杆L₂₃通过第三转动副6相连，连杆L₂₃通过轴沿x方向的第四转动副7和动平台D相连；第一转动副4、第二转动副5和第三转动副6的转动轴线互相平行；第二支链的第一滑块3始终沿水平方向滑动；第四支链的第二滑块10始终沿垂直方向滑动；第一支链、第三支链和第四支链中的平行四边形球铰结构上下两边连杆和左右两边连杆保持平行，四个连杆始终在同一平面内。

所述的第一移动滑块3在静平台J所在的平面内或与静平台J所在的平面相平行的平面内滑动。

所述的第一支链和第三支链对称分布在静平台J的两边，也可以分布在两个平行平面。