[发明专利]一种消除机构伴随位移的运动副

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联机构或机器人的连接机构，尤其是存在伴随位移且需要消除的三转动并联机构。

背景技术

并联机构（Parallel Mechanism，简称PM）是由多个并行支链构成的闭环运动系统，即由多个并行支链的一端同时与一个末端执行器（动平台）相连构成。从Steward机构在轮胎测试及飞行模拟器上的成功应用开始，并联机构一直成为诸多学者研究的对象。并联机构相比与传统的串联机构，具有更大的刚度、负载和更高的精度。从一定意义上来说，并联机构同时具备了数控机床（高刚度、高精度、高速度）和工业机器人（低成本、灵活、易于集成）的优点。

少自由度并联机构，作为并联机构的一大类，由于其可以适应性强，被用于许多特殊的工作环境中。其中的三转动并联机构由于其特殊的运动性能而被广泛运用于机器人的腰、肩、腕等关节，同时在卫星天线、摄像定位、医疗器械等方面也有诸多运用。

但是部分三转动并联机构均存在伴随位移，即在转动的同时会发生偏移转动原点的现象。所以寻求一种运动副用于消除伴随位移是本发明设计的重点。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提出一种可以消除机构伴随位移从而得到纯转动的运动副，该运动副应具有结构简单、制造成本低、便于安装等优点。

本发明采用的技术方案是：

一种消除机构伴随位移的运动副，包括输入平台、输出平台、机架以及连接输入平台与输出平台的伴随位移消除机构，其特征在于，所述伴随位移消除机构由四个依次交错布置的平行四边形机构组成，其中：输入平台、第一十字平台平行布置且与两连杆通过转动副连接组成第一平行四边机构；第一十字平台、第二十字平台平行布置且与两连杆通过转动副连接组成第二平行四边形机构；第二十字平台、第三十字平台平行布置且与两连杆通过转动副连接组成第三平行四边形机构；第三十字平台、输出平台平行布置且与两连杆通过转动副连接组成第四平行四边形机构；输出平台通过球铰与机架相连。

所述第一平行四边形机构的转动副的轴线，与第二平行四边形机构的转动副的轴线垂直；

所述第二平行四边形机构的转动副的轴线，与第三平行四边形机构的转动副的轴线垂直；

所述第三平行四边形机构的转动副的轴线，与第四平行四边形机构的转动副的轴线垂直；

所述第一平行四边形机构的转动副的轴线，与第三平行四边形机构的转动副的轴线平行；

所述第二平行四边形机构的转动副的轴线，与第四平行四边形机构的转动副的轴线平行。

本发明的有益效果是：本发明由于采用四个平行四边形交错布置的结构，可以消除机构伴随位移并保留得到纯转动，使输入平台与输出平台具有相同的姿态，且运动副由简单的转动副连接杆件的方式组成，具有结构简单、制造成本低、便于安装等优点。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明应用于机器人眼球中的立体结构示意图。

图3是图2中并联机构的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

图2所示为本发明在机器人眼球上的应用，包括本发明提供的消除机构伴随位移的运动副a，以及并联机构b、球形机架c、眼球d，其中球形机架c与眼球d为同心的球铰连接。

如图1所示，本发明所述的消除机构伴随位移的运动副a，包括输入平台2、输出平台6、机架1（可变形为球形机架c）、连接输入平台2与输出平台6的伴随位移消除机构。该伴随位移消除机构由四个从下至上依次交错布置的平行四边形通过转动副（即铰链）连接组成，且输出平台6与机架1由球铰S连接。

上述四个平行四边形机构分别是以下形式：

1）输入平台2与第一十字平台3以及两连杆21、22通过四个转动副2R1、2R2、2R3、2R4连接组成第一平行四边机构；其中，两连杆21、22的下端分别通过转动副2R3、2R4与输入平台铰接，两连杆21、22的上端分别通过转动副2R1、2R2铰接在第一十字平台的两个处于同一直线的臂上，输入平台2与第一十字平台3平行布置；显然，第一平行四边机构的四个转动副的轴线均平行（平行四边形机构的四个铰接点的转动轴线相互平行）；