[发明专利]一种二自由度解耦的并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及并联机构技术领域，尤其涉及一种二自由度解耦的并联机构。

背景技术

自1938年首次提出并联机器人以来，因其具较大刚度、较强的承载能力、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等特点，广泛应用于社会的各个领域。目前，常见的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并联机构；目前，3自由度并联机构是研究最多、应用最广的一类少自由度并联机构。它按动平台自由度的类型可以分为四类：3转动并联机构、2转动1移动并联机构、1转动2移动并联机构、3移动并联机构。其中，球面并联机构属于3转动并联机构，其能实现绕动平台参考点运动球面的球心的任意转动，当机构运动时，机构动平台上所有的点都绕着该球心、以一个固定半径转动。球面并联相对于一般的并联机构的优势是工作空间大、灵活可靠、不易发生干涉等。

如燕山大学高峰教授等人提出的一种具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构(CN101306534)，其具有典型的3-RRR型机构特征。实现绕固定中心做三个方向转动。

燕山大学黄真教授提出一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构(CN102962840)。其能够定、动平台中间对称平面内的任意一条轴或者任意一点连续转动，能有效的避免伴随运动的发生。

上海大学沈龙提出的一种球面三自由度并联机构天线结构系统(CN101924266)。其较一般的3自由度球型机构相比，具有较大的工作空间。

上海交通大学林荣富等人提出的具有弧形移动副的三自由度球面并联机构(CN104827463)。采用弧形移动副的形式来实现动平台绕弧形的中点做三个方向的转动。

这些机构支链的运动副配置大多包含RR或者RRR，并且这些运动副的轴线相交于一点，来实现动平台的3个自由度的运动，其中上海交通大学林荣富采用弧形移动副，使得通过运动副的弧形配置，让动平台受到三个方向的力约束，而仅仅能够绕弧形的中心做三个方向的转动，不具备部分解耦性。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种具备运动解耦性的二自由度解耦的并联机构。

一种二自由度解耦的并联机构，包括静平台、安装于所述静平台上的旋转部、与所述旋转部一端可转动连接的动平台、固定连接于所述旋转部侧边的弧形支链、一端收容于所述弧形支链形成的内部空腔中且可沿所述弧形支链的切线方向做往复运动的弧形连杆、所述弧形连杆的另一端均固定连接于所述动平台的侧缘，所述旋转部可带动所述动平台绕垂直所述静平台所在的方向做360度旋转，所述弧形连杆沿所述弧形支链切线方向做往复运动以使所述动平台可绕所述弧形支链所在的平面的轴线转动。

在其中一些实施例中，所述旋转部包括第一驱动单元及旋转单元，所述第一驱动单元包括固定于所述静平台上的第一驱动电机及与所述第一驱动电机固定连接的第一驱动齿轮，所述旋转单元包括固定于所述静平台上的支架及套设于所述支架上的旋转件，所述旋转件上开设有与所述第一驱动齿轮相啮合的第一齿状。

在其中一些实施例中，所述第一驱动电机与所述支架的轴线相互平行。

在其中一些实施例中，所述旋转件的一端安装有第二驱动单元，所述第二驱动单元包括第二驱动电机及与所述第二驱动电机连接的驱动丝杆，所述驱动丝杆上套设有螺纹套，所述螺纹套的一端通过球铰与所述动平台转动连接。

在其中一些实施例中，所述弧形连杆与所述动平台之间设置有连接杆，所述连接杆的一端穿过所述弧形连杆端部开设的小孔，另一端固定连接于所述动平台的侧缘，所述连接杆的轴线不经过所述球铰的中心。

在其中一些实施例中，所述旋转件与所述动平台之间设置有约束杆，所述约束杆的一端固定连接于所述旋转件，另一端通过转动副与所述动平台转动连接。

在其中一些实施例中，所述转动副的轴线与所述弧形连杆所在的平面垂直。

在其中一些实施例中，所述弧形连杆与所述动平台之间设置有连接杆，所述连接杆的一端穿过所述弧形连杆端部开设的小孔，另一端固定连接于所述动平台的侧缘，所述连接杆的轴线经过转动副的转动中心。

在其中一些实施例中，所述弧形支链的侧边安装有第三驱动单元，所述第三驱动单元包括固定于所述弧形支链侧边上的第三驱动电机以及与所述第三驱动电机固定连接的第三驱动齿轮，所述弧形连杆上开设有与所述第三驱动齿轮相啮合的第三齿状。