[发明专利]3-DOF可快速定位的串并混联镜架机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种串并混联镜架机构，具体涉及一种3-DOF可快速定位的串并混联镜架机构。

背景技术

光学物理实验要求光学元件在竖直平面内或者与竖直平面成一定角度的平面内工作，并具有在高负载能力的前提下具有一定的稳定性能。长期以来相关的科研人员采用串联机构制造这种镜架，这种机构方案存在以下不足：(1)串联机构各杆件依次相互联接，导致误差的累积和放大，无法达到高精度、高稳定性任务的要求。(2)机构体积庞大，影响了光学元件的尺寸。(3)机构的刚度低，从而降低了机构的负载能力。因此串联机构无法完成大行程、高精度的任务。目前并联机构广泛应用于机床、雷达、运动模拟器、机器人等领域，代表性的机构有Stewart机构、3RPS、Tricept等，这些机构都具有由上下两个平台和若干个并联、可伸缩的杆件组成的特点，通过控制杆件的长度实现动平台位置控制的目的。镜架机构中安装的光学元件要求在竖直平面或者与竖直平面成一定角度的平面内运动，现有并联机构的上下平台、多杆支撑的布局形式无法满足这种运动方式的要求。

综上所述，现有的镜架机构串联机构无法完成大行程、高精度的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的镜架机构串联机构无法完成大行程、高精度的问题，进而提供一种3-DOF可快速定位的串并混联镜架机构。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种3-DOF可快速定位的串并混联镜架机构，串并混联镜架机构具有的自由度为R_xyT_z，其中R为转动自由度，T为移动自由度，R的下标字母x、y、z表示运动副的转动轴线方向，T的下标字母x、y、z表示运动副的移动轴线方向，所述串并混联镜架机构包括三条PSSP运动链、两条PSS运动链、一条PPS运动链、一个动平台和一个静平台，三条PSSP运动链包括第一PSSP运动链、第二PSSP运动链、第三PSSP运动链，两条PSS运动链分别为第一PSS运动链和第二PSS运动链，以动平台的几何中心为坐标系的原点，建立笛卡尔坐标系，所述三条PSSP运动链、两条PSS运动链和一条PPS运动链相对于动平台以多杆正交支撑、单点承重的形式连接，三条PSSP运动链、两条PSS运动链完成动平台的多自由度运动，PPS运动链完全支撑动平台的重量，

每条PSSP运动链均包括第一P移动副、第一S球面副、第二S球面副和第二P移动副，所述第一P移动副与静平台连接，第二P移动副与动平台连接，第二P移动副、第二S球面副和第一S球面副由左至右依次设置在动平台与静平台之间的连杆上，

每条PSS运动链均包括第一P移动副、第一S球面副和第二S球面副，第一P移动副与静平台连接，第二S球面副和第一S球面副由左至右依次设置在动平台与静平台之间的连杆上，

一条PPS运动链为被动链，所述PPS运动链包括P移动副、P移动副和S球面副，S球面副与动平台连接，P移动副与静平台连接，P移动副与S球面副之间通过P移动副连接，其中S为球面副，P为移动副。

本发明的有益效果是：1.本发明的串并混联机构，具有多杆正交支撑、单点承重的特点，实现动平台的三自由度的大行程、快速精密定位，有效的提高了机构的负载能力和稳定特性。2.本发明的大行程是指行程为mm量级、rad量级、高精度是指精度为nm量级、μrad量级。3.本发明的大行程和快速精密定位通过如下方式实现：宏动并联机构为五自由度机构，大于微动并联机构的自由度数目，机构比较灵活，可以实现动平台的大行程、快速粗定位；微动并联机构为三自由度机构，实现动平台的小行程、精密定位。

附图说明

图1为本发明的三自由度串并混联机构示意图；图2为本发明的五自由度宏动并联机构示意图；图3为本发明的三自由度微动并联机构示意图；图4为PSSP运动链1示意图；图5为PSS运动链2示意图；图6为SSP运动链3示意图；图7为SS被动链4示意图；图8为PPS被动链5示意图。

具体实施方式