[发明专利]一种三平一转四自由度的并联机构

说明书

本发明涉及一种三平一转四自由度的并联机构，其由静平台、动平台以及连接这两个平台的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链构成，四条主动支链两两之间成90度空间对称分布。其中，每条主动支链都是一个平行四边形的连杆滑块机构。本发明并联机构具有结构简单紧凑，运动方式明确的特点，并且其四条主动支链具有相同的机械结构，运动学性能与动力学性能也具有对称性，各个主动支链移动能力相互限制，可实现空间速度快、转动范围大的三维平移运动以及一维旋转运动。此外，该并联机构的动平台采用单平台的结构形式，可减少运动部件的质量，有利于实现高速高加速的动态响应特性。

技术领域

本发明涉及机构学及机器人学领域，具体涉及一种三平一转四自由度的并联机构。

背景技术

并联机构通常由静平台、动平台用多条活动支链联结而成，和传统的串联机构相比具有刚度大，结构稳定，承载能力大，微动精度高，运动负荷小等诸多优点，因此受到各个领域的重视并得以进一步的发展。多自由度并联机构更是在多个领域，如医学、工业等发挥着巨大的作用。然而，多自由度并联机构的进一步发展仍存在诸多问题亟待解决。众所周知，更多的自由度赋予了并联机构更多的功能，然而，也使得并联机构进一步复杂化，其运动学、动力学的求解问题也进一步复杂化。因此，在实际应用生产过程中，为降低成本，在保证实现功能的前提条件下，多采用四自由度并联机构。其中，同时实现三维平移运动以及一维旋转运动的并联机构因为可以满足空间物体的搬运等操作，已被广泛应用于食品医药、现代物流、电子信息等领域自动化生产线高速轻载搬运作业。上述应用均要求三平一转并联机构结构具有空间速度快、转动范围大以及高速高加速的动态响应特性。因此，提供一种结构简单、空间速度快、转动范围大的新型三平一转四自由度的并联机构是本发明的设计重点。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的问题，提供了一种三平一转四自由度的并联机构。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种三平一转四自由度的并联机构，由静平台、动平台以及连接这两个平台的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链构成，所述四条主动支链两两之间成90 度空间对称分布。

所述第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链的结构相同，每条主动支链都是一个平行四边形的连杆滑块机构，该机构由三根连杆、两根滑杆以及两个滑块组成；其中，第一连杆、第一滑杆、第二连杆、第二滑杆通过四个转动副连接，并且第一连杆的长度与第二连杆的长度相等，第一滑杆的长度与第二滑杆的长度相等，构成一个平行四边形结构；第一滑块通过移动副与第一滑杆连接，第二滑块通过移动副与第二滑杆连接，所述第一滑块、第二滑块分别通过转动副和第三连杆连接，所述第三连杆的末端与静平台通过转动副连接，所述第一连杆的末端与动平台通过转动副连接。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点：

本发明提供的三平一转四自由度并联机构具有结构简单紧凑，运动方式明确的特点。该并联机构的四条主动支链具有相同的机械结构，运动学性能与动力学性能也具有对称性，各个主动支链移动能力相互限制，可实现空间速度快、转动范围大的三维平移运动以及一维旋转运动。此外，该并联机构的动平台采用单平台的结构形式，可减少运动部件的质量，有利于实现高速高加速的动态响应特性。该并联机构可应用于食品医药、现代物流、电子信息等领域自动化生产线高速轻载搬运作业。

附图说明

图1为并联机构的立体示意图。

图2为主动支链的立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。