[发明专利]一种空间三转动自由度并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联机构，特别是涉及一种可实现三转动自由度作业功能的并联机构。

背景技术

根据专利ZL200910054381、ZL201210182195.7等可知，现有的空间三转动自由度并联机构，主要有两种实现形式：其一，机架与末端动平台之间通过两(或三)条无约束运动支链及一条三自由度恰约束支链相连，支链上均设置驱动装置，每条支链可单独在驱动装置的驱动下运动，使动平台相对于机架产生空间三转动；其二，采用两自由度并联机构与单自由度转头串联的形式。

此类机构存在的不足是：各支链结构组成复杂，支链内各运动副布置较困难，对加工与装配要求苛刻，制造成本高，末端执行器惯性大，无约束支链与恰约束支链负载相差大，影响机构的动态性能。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种结构简单、安装方便、承载能力高且工作空间大，可实现末端执行器空间三转动的一种空间三转动自由度并联机构。

本发明的一种空间三转动自由度并联机构，它包括机架，在所述的机架的上方设置有一个动平台，所述机架呈圆形布置结构，在所述的机架上设置有圆形导向滑轨，第一、第二、第三主动支链空间三对称分布于所述机架与动平台之间，所述的第一、第二、第三主动支链具有相同的结构，每一个主动支链包括与导向滑轨相连构成移动副的滑鞍，所述滑鞍与连杆的一端活动相连，所述连杆的另一端通过具有三转动自由度的铰链与所述动平台相连。

本发明的空间三自由度并联机构有益效果是：模块化结构设计，结构简单，便于制造安装，姿态能力强，动态性能好。当驱动装置驱动第一、第二、第三主动支链产生相同的运动时，动平台实现垂直于动平台法线方向的转动，且最大转角可达到360°，当驱动装置驱动三条主动支链产生不同的输入时，动平台可实现另外两个方向的转动，故本发明机构具有空间三转动自由度，且具有较大的姿态工作空间。

附图说明

图1为本发明的一种空间三转动自由度并联机构的结构示意图；

图2是图1所示的并联机构的工作结构示意图；

图3是图2所示的并联机构的工作结构中的驱动装置部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。

如附图所示本发明的一种空间三转动自由度并联机构，它包括机架7，在所述的机架的上方设置有一个动平台1，所述机架呈圆形，在所述的机架上设置有圆形导向滑轨，第一、第二、第三主动支链空间三对称即彼此之间空间对称的分布于所述机架与动平台之间，所述的第一、第二、第三主动支链具有相同的结构，每一个主动支链包括与导向滑轨相连构成移动副的滑鞍，所述滑鞍与连杆的一端活动相连，所述连杆的另一端通过具有三转动自由度的铰链与所述动平台相连。

优选的所述滑鞍与连杆的一端通过转动副相连，所述转动副轴线始终与移动副的瞬时轴线方向一致。当然也可以在滑鞍上固定连接一个滑轨，连杆的一端为滑块，所述的滑块与滑轨滑动相连构成第一移动副，所述的滑块轴线与连杆轴线共线同样可实现末端执行器的空间三转动。

优选的所述的具有三转动自由度的铰链为球铰链。

下面再结合每一幅图对本发明加以详细说明：

图1中机架7呈圆形布置结构，所述圆形机架7上设有圆形导向滑轨，所述第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链分布于所述机架7与动平台1之间，所述机架7与所述第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链通过移动副相连。所述移动副可采用附图所示导轨滑块结构，即机架7上固定连接圆形导向滑轨，主动支链2的一端设置滑鞍，所述圆形导向滑轨与所述滑鞍配合形成移动副。所述移动副可采用伺服电机加小/大伞齿轮的驱动方式，也可采用液压等结构作为驱动方式。

所述具有三转动自由度的铰链也可采用其他具有三转动能力的铰链形式，如三个两两正交的转动副组成的铰链等。

所述第一主动支链由第一滑鞍6A、第一转动副5A、第一连杆4A、第一球铰链3A组成。第一滑鞍6A与机架圆形导向滑轨构成移动副，第一滑鞍6A通过第一转动副5A与第一连杆4A的一端相连，第一转动副5A轴线始终与所述移动副的瞬时轴线方向一致，第一连杆4A的另一端通过第一球铰链3A与动平台1相连。