[发明专利]一种空间三转动并联机构

说明书

技术领域

本发明属于机械领域，特别涉及一种可应用于机器人关节或机床附件的无伴随运动的三转动自由度并联机构。

背景技术

目前，机器人关节特别是腕关节多采用齿轮传动、串联式结构实现，其结构复杂、难以安装、制造成本高。作为机床附件的三自由度转头亦多为串联形式，其运动质量大，刚度较差。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种构造简单、结构紧凑、无伴随运动的空间三转动并联机构。

为了解决上述技术问题，本发明一种空间三转动并联机构予以实现的技术方案是：包括定平台、动平台以及连接所述定平台与动平台之间的第一分支、第二分支和第三分支；所述动平台包括主平台、次平台和四个连杆，所述四个连杆通过转动副连接构成一组平面平行四边形结构，四个转动副轴线垂直于该平面平行四边形所在的平面；所述次平台分别与所述平面平行四边形的一组对边连杆通过轴线垂直于所述平面平行四边形所在平面的转动副连接，且次平台上两转动副中心的连线平行于所述平面平行四边形结构的另一组对边连杆；所述主平台与所述次平台通过转动副连接，且转动副轴线垂直于所述平面平行四边形结构所在平面；所述第一分支包括一个第一主动臂和两个等长的第一从动臂，所述第一主动臂与所述定平台通过转动副连接，且作为主动副为机构提供动力；两个第一从动臂的一端与所述第一主动臂通过转动副连接，且两个第一从动臂与第一主动臂之间转动副的回转轴线同所述第一主动臂与定平台之间转动副的回转轴线共面平行；两个第一从动臂的另一端分别通过三自由度球铰链或者二自由度虎克铰链与所述平面平行四边形的一组对边连杆铰接；第一分支内，所述第一主动臂、两个第一从动臂和动平台构成一组平面平行四边形结构，从而限制动平台沿所述主动臂上的转动副轴线方向平动；

所述第二分支包括一个第二主动臂和两个等长的第二从动臂；所述第二主动臂与所述定平台通过转动副连接，且作为主动副为机构提供动力；两个第二从动臂的一端分别与所述第一主动臂通过转动副连接，且两个第二从动臂与第二主动臂之间转动副的回转轴线同所述第二主动臂与定平台之间转动副的回转轴线共面平行；两个第二从动臂的另一端分别通过三自由度球铰链或者二自由度虎克铰链与所述平面平行四边形的另一组对边连杆铰接；第二分支内，所述第二主动臂、两个第二从动臂和动平台构成另一组平面平行四边形结构，从而限制动平台沿所述第二主动臂上的转动副轴线方向平动；所述第三分支包括一个第三主动臂，所述第三主动臂的一端与所述定平台通过转动副连接，并作为主动副为机构提供动力；所述第三主动臂的另一端与所述主平台通过二自由度虎克铰链连接；所述第一分支内的平面平行四边形结构所在的平面与所述第二分支内的平面平行四边形结构所在的平面相交；所述动平台上的四个铰链中心共面；受到第一分支和第二分支内的平面平行四边形结构的限制，所述动平台的一组对边连杆上的两铰链中心连线与另一组对边连杆上的两铰链中心连线的交点位置是固定的；所述第三分支的二自由度虎克铰链中心与平面平行四边形结构中的一组对边连杆上两铰链中心连线和另一组对边连杆上两铰链中心连线的交点重合；通过控制第一主动臂、第二主动臂和第三主动臂的转动，实现动平台的三维转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明具有的优点和积极效果是：动平台采用多平台及平行四边形结构，将两分支内的平面平行四边形结构连接起来，限制了动平台的平动自由度，且可实现动平台的定心转动。本发明构造简单，结构紧凑，运动质量小，便于装配，易于控制，可用于机器人关节或机床附件。

附图说明

图1为本发明一种空间三转动并联机构的整体结构示意图；

图2为本发明中动平台机构示意图；

图3为本发明中第一分支示意图；

图4为本发明中第二分支示意图；

图5为本发明中第三分支示意图。

图中：1-定平台，2-动平台，2a-主平台，2b-次平台，2c~2f-连杆，3-第一分支，3a-第一主动臂，3b、3c-第一从动臂，4-第二分支，4a-第二主动臂，4b、4c-第二从动臂,5、第三分支，5a-第三主动臂。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，本发明一种空间三转动并联机构，包括定平台1、动平台2以及连接所述定平台1与动平台2之间的第一分支3、第二分支4和第三分支5。