[发明专利]一种二自由度二转动并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种二自由度二转动并联机构，具体地说，是为需要空间二维独立转动或三维运动的产业机械，像振动筛、混合机械、跟踪接受装置、运动娱乐设备等提供一类新型的二自由度二转动并联机构。

背景技术

目前传统的振动筛主要是圆振动筛和直线振动筛，由惯性激振器来产生振动，结构复杂，其运动轨迹近似为圆或直线，由于均为一维运动，且振幅小，物料翻转不充分，筛孔易被“筛粒”卡住，从而导致筛分效率较低。专利文献[发明申请号2006100881264、200710022283X]分别介绍了一种二自由度、三自由度并联机构，它们用于振动筛能产生三维空间运动，保证物料翻转充分，从而可提高筛分效率，但结构设计参数确定复杂，难于精确优化。

运动娱乐设备目前一般为传统的Stewart的并联机构及其改进型，这种机构主要由基座、运动平台和连杆组成，基座和运动平台之间由连杆相连，连杆两端分别为球副和万向节，但连杆的长度可调，通过控制连杆的长度，以改变平台在空间的位姿。但这类机构有很多关键性技术没能完全解决。如，(1)运动学正解困难；(2)运动平台位姿是输人的强耦合，不利于控制；(3)机构复杂，使其工作空间较小；(4)制造高精度球副困难等。专利文献[发明申请号200710046412.9、200710131525.9]介绍了二种具有一个独立运动输出的单自由度并联机构；而专利文献[发明号200310106011.X]介绍了具有三个独立转动输出的三自由度并联机构。

对需要空间运动的产业机械而言，许多场合还需要提供少自由度的结构更简单、性能更优的实用并联机构。

发明内容

本发明目的是提供一种二自由度二转动并联机构，该机构具有以下特点：(1)机构输出运动平台具有空间二个独立转动运动输出，(2)机构存在过约束回路，其刚性好；仅用二个驱动，结构简单、制造容易；(3)运动学正解、逆解易于求得，且具有解耦性，控制简单。

本发明所述的二自由度二转动并联机构的技术方案是这样的：它由动平台、静平台以及联接动平台、静平台的三条支链组成，第一条支链仅为一个球副，其两端分别与动平台、静平台固联；第二条支链由一个球副、一个转动副和一个移动副组成，其中球副与动平台相联，转动副或移动副与静平台相联；第三条支链由二个球副和一个移动副组成，其中一个球副与动平台相联，另一个球副或移动副与静平台相联。该类机构可用于各种振动筛、混合机械、跟踪接受装置、运动娱乐设备，产生所需的二维空间运动。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。附图2为本发明的另一结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。

附图1为本发明的结构示意图，它由动平台1、静平台0以及联接动平台1、静平台0的三条支链组成，其特征是：第一条支链仅为一个球副S₄，其两端分别与动平台1、静平台0相联；第二条支链由一个球副S₃、一个转动副R₇和一个移动副P₁组成，其中球副S₃与动平台1相联，转动副R₇与静平台0相联；第三条支链由二个球副S₅、S₆和一个移动副P₂组成，其中二个球副S₅、S₆分别与动平台1、静平台0相联，静平台0上的三个联接点S₄、R₇、S₆不在一条直线上。

附图2为本发明的另一结构示意图，它由动平台1、静平台0以及联接动平台1、静平台0的三条支链组成，其特征是：第一条支链仅为一个球副S₄，其两端分别与动平台1、静平台0固联；第二条支链由一个球副S₃、一个转动副R₇和一个移动副P₁组成，其中球副S₃与动平台1相联，移动副P₁与静平台0相联；第三条支链由二个球副S₅、S₆和一个移动副P₂组成，其中一个球副S₅分别与动平台1相联、移动副P₂与静平台0相联，静平台上的一个联接点S₄和二个移动副P₁、P₂不在一条直线上。

上述第三条支链中的二个球副S₅、S₆之一均可用虎克铰(即万向节)来替代，二条支链中的移动副P₁、P₂可以是电动、液压、气动的线性驱动器。驱动二个移动副P₁、P₂，输出运动平台1就可获得绕S₃—S₄连线的转动以及绕S₄—S₅的连线的转动，从而实现二转动独立输出，该种并联机构的结构设计及驱动控制等均可按常规机电技术进行设计和安装，当在输出运动平台1上固结振动筛筛框、混合容器、跟踪接受装置、娱乐平台时，就可实现所需的空间运动。