[发明专利]一种具有恒力输出特性的六自由度并联动力头

说明书

本发明涉及一种具有恒力输出特性的六自由度并联动力头，该动力头由六自由度基座、末端恒力输出机构组成。所述六自由度基座由动平台、小万向铰、移动副、大万向铰、定平台依次连接组成，采用UPU即万向铰—移动副—万向铰的支链形式；所述末端恒力输出机构由恒力输出体、连杆、“工”字型滑块、“工”字型凹槽和扭簧组成；所述“工”字型滑块和“工”字型凹槽采用间隙配合，“工”字型滑块在“工”字型凹槽上沿内壁平移；六自由度基座和末端恒力执行机构以PRRP(移动副—转动副—转动副—移动副)的结构形式连接。本发明的组合方式提高了机构的自由度，可以实现恒力输出且能实时调整机构姿态，不同的参数配置还可以实现恒力调节，结构对称运动特性好。

技术领域

本发明属于恒力机构，尤其涉及一种具有恒力输出特性的六自由度并联动力头。

背景技术

恒力机构能够对目标物体施加恒定的作用力，它和传统的圆柱弹簧与其他弹性体不同，恒力机构不满足胡克定理。随着精密技术的发展，在某些工作场合，工业机器人或者机床在对精密部件抓取、加工或者打磨抛光时往往需要末端执行器与外部环境接触时保持常值。一些柔性机构依靠机构中的部分或全部弹性构件的变形储存能量或释放能量,在此过程中实现机构设计所要求的力、位移或者运动。这类机构无需装配、可以一次加工成形,且机构在运动过程中无摩擦、无磨损、疲劳寿命长,重要的是具有定位精度高、易与非机械传动相匹配等优点。目前获得恒力的方法有：机电一体化等方法。机电一体化控制通过反馈作用可以实现力的精确控制，但是一般情况下该结构较为复杂、体积较大、可靠性不高。现有的恒力机构往往结构复杂，机构自由度不高，面对不同的工作环境很难实现机构姿态的调整。

发明内容

本发明的目的在于克服现有恒力机构存在的不足，提供了一种结构简单、能够获得恒力的六自由度并联动力头。

本发明的具有恒力特性的六自由度并联末端执行机构由六自由度基座、末端恒力输出机构组成。

作为本发明的优选技术方案，所述六自由度基座由动平台、小万向铰、移动副、大万向铰、定平台依次连接组成，采用UPU即万向铰—移动副—万向铰的支链形式。

作为本发明的优选技术方案，所述大万向铰与定平台连接，两个大万向铰为一组，三组大万向铰均匀分布在定平台的短边上，大万向铰与定平台采用螺纹连接。

作为本发明的优选技术方案，所述移动副用于连接大万向铰和小万向铰，三者同轴心连接，小万向铰和动平台连接，两个小万向铰为一组，三组小万向铰均匀分布在动平台的短边上，小万向铰与动平台采用螺纹连接。

作为本发明的优选技术方案，所述动平台上位于中心位置开有通孔，关于中心轴圆周阵列开有“工”字型凹槽，“工”字型凹槽和“工”字型滑块间隙配合，“工”字型滑块沿着“工”字型凹槽内表面平移。

作为本发明的优选技术方案，所述末端恒力输出机构由恒力输出体、连杆、“工”字型滑块和扭簧组成。所述恒力输出体四周分布有双耳板，双耳板通过销轴和连杆连接，两个扭簧对称套在销轴上，两个扭簧的中心线和销轴的中心线共线，每个扭簧的一端固定于耳板上，另一端固定于连杆上。所述恒力输出体沿着动平台的中轴线上下运动。

作为本发明的优选技术方案，所述连杆的另一端通过销轴与“工”字型滑块连接，两个扭簧对称套在销轴上，两个扭簧的中心线和销轴的中心线共线，每个扭簧的一端固定于“工”字型滑块上，另一端固定于连杆上。

作为本发明的优选技术方案，所述恒力输出体、连杆、“工”字型滑块和扭簧的这种组合方式构成双滑块机构，四组双滑块机构阵列分布于恒力执行体的四周。整个组合体可以通过分配扭簧的参数，装配的角度，零件的尺寸得到不同大小的恒力。