[发明专利]一种具有新型冗余驱动支链的三自由度平面并联机构

说明书

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，特别涉及一种具有新型冗余驱动支链的三自由度平面并联机构。

背景技术

并联机构作为近几十年来出现的新型机构，与传统的串联机构相比，具有刚度高、承载能力强、速度响应快、模块化程度高等特点，引起了人们的广泛关注，研究人员充分利用并联机构的特点以拓展其应用范围，目前已经在制造业、航天航空、传感测量、工程装备、医疗等领域有了广泛的应用。

早期出现的六自由度并联机构，随着研究和应用的深入，其相关的缺点也显露出来，如工作空间相对有限，操作灵活性较差，制造加工困难等，因此人们把研究重点逐渐转向少自由度并联机构。平面并联机构作为一类少自由度并联机构，相比于其他类型并联机构而言，具有结构简单，相对工作空间大，易于操作等特点，但同时还存在一些问题，主要有奇异导致了工作空间减小，支链变形振动降低了运行精度。为了解决这些问题以提高机构的性能，在原有机构的基础上引入了冗余驱动支链，通过合理的主动控制以减少机构的奇异、提高机构的刚度和动态性能。

目前平面并联机构引入的冗余驱动支链一般是采用与已有支链相同结构形式的支链，并且使用单驱动。这种冗余驱动支链一般无法直接对运动平台施加所需的加载力，需要通过支链间接对加载力进行控制，这就大大降低了加载的精度，同时也增加了控制的复杂性；另外加载力的方向无法进行改变，这就难以实现最优控制效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种具有新型冗余驱动支链的三自由度平面并联机构，所述的冗余驱动支链可以同时控制施加于动平台上的冗余力方向和大小，能够更好地提高机构的性能。

本发明所述的具有新型冗余驱动支链的三自由度平面并联机构由三条相同RRR支链（具有三个旋转副的串联支链）和一条新型冗余驱动支链组成。所述的三条相同RRR支链每隔90°布置在圆形底板1的同一个圆周上。

其中，第一条支链的结构如下：

在第一伺服电机2的轴端连接有第一减速器3；所述的第一减速器3固定连接在所述的底板1的下方；第一连杆4的一端通过第一联轴器5与所述的第一减速器3的轴端相连接，另一端与第二连杆 6以铰链形式相连接；所述的第二连杆 6的另一端铰接于动平台17的底面；

第二条支链的结构如下：

在第二伺服电机7的轴端连接有第二减速器8；所述的第二减速器8固定连接在所述的底板1的下方；第三连杆9的一端通过第二联轴器10与所述的第二减速器8的轴端相连接，另一端与第四连杆11以铰链形式相连接；所述的第四连杆11的另一端铰接于动平台17的底面；

第三条支链的结构如下：

在第三伺服电机12的轴端连接有第三减速器13；所述的第三减速器13固定连接在所述的底板1的下方；第五连杆14的一端通过第三联轴器15与所述的第三减速器13的轴端相连接，另一端与第六连杆16以铰链形式相连接；所述的第六连杆16的另一端铰接于动平台17的底面；

在所述的三条支链的约束下，所述的动平台17具有平面内的两个平移自由度和垂直于该平面的一个转动自由度；

所述的新型冗余驱动支链的结构是：

在所述的第一条支链和第三条支链与所述的底板1连接的铰链点之间，安装有圆心角为150°的环形导轨18；在所述的环形导轨18上安置有环形滑块19；连接板20的一端和所述的环形滑块19的内侧固定连接，另一侧和圆心角为135°的环形齿条21固定连接；齿轮22与所述的环形齿条21相啮合；所述的齿轮22键连接于第四减速器23的转轴上；所述的第四减速器23固定于所述的底板1的下方；第四伺服电机24和所述的第四减速器23的输入端连接；