[发明专利]仅含转动副的二维移动可伸展和/或可升降机构及其应用

说明书

本发明提供了一种仅含转动副的二维移动可伸展和/或可升降机构，由多根杆件铰接而成，杆件e的两个端点分别铰接有两根杆件c的第一端点；两根杆件d的中点与杆件e的中点铰接；杆件c的第二端点和杆件d的端点分别与杆件b铰接，连接在杆件c、d之间的杆件b标记为第一杆件b，其余为第二杆件b；第一杆件b的两个连接点处还分别与两根第二杆件b的第一端点铰接；位于同侧的四个第二杆件b的第二端点铰接在同一根杆件a上，形成两个菱形；杆件a的长度等于杆件d长度；杆件c的长度等于杆件e的长度；杆件a的长度是杆件c长度的2倍，杆件c长度是杆件b长度的2倍。该机构可实现水平、竖直两维度运动，仅含转动副连接且不易发生卡死现象。

技术领域

本发明涉及机械工程领域，具体涉及一种仅含转动副的二维移动可伸展和/或可升降机构及其应用。

背景技术

工业生产中.为解决不同作业面或工作面之间的高度差问题，升降机构被广泛应用于机械、城建、运输、石油、电力、邮电等行业，目前应用最广的是剪叉式升降机构。剪叉式升降机构在工作过程中，需要通过驱动剪刀叉的开合来改变动静平台之间的高度差，在剪刀叉开合的过程中，连接剪臂与动静平台的高副或移动副在较大外部载荷的作用下会加速磨损并影响机构的可靠性和使用寿命；此外，在某些极端工作条件下，如高温差环境、砂石环境、泥沙工况等，剪臂与动静平台之间的高副或移动副很可能会因发生卡死而使得整个机构无法正常工作。还有一些仅含转动副的直线升降机构，这些机构在设计过程中都采用了直线运动机构，如Peaucellier-lipkin机构、Kempe机构、Sarrus机构和Hart机构等，该类升降机构的工作稳定性较好、对极端工况环境的适应能力也较强，但和剪叉式升降机构一样，都只能实现动平台沿一维方向的直线移动，工作空间和工作范围十分有限。

发明内容

为了解决上述提出技术问题，本发明提供了一种仅含转动副的二维移动可伸展和/或可升降机构及其相关应用，该机构能实现动平台在二维平面内沿竖直方向上的升降运动和沿水平方向上的平移运动。此外，机构承载能力强、空间利用率高，易于储存、控制和模块化制造，且运行过程中不易发生卡死现象。

为此，本发明的技术方案如下：

一种仅含转动副的二维移动可伸展和/或可升降机构，由多个杆件铰接而成；

所述多个杆件按照连接关系分为杆件a、杆件b、杆件c、杆件d和杆件e；

所述杆件a有两根，杆件b有十二根，杆件c有四根，杆件d有两根，杆件e有一根；

所述仅含转动副的二维移动可伸展和/或可升降机构以所述杆件e为中部杆，上下两侧沿其对称；两根所述杆件c的第一端点铰接在杆件e的左端点，另外两根杆件c的第一端点铰接在杆件e的右端点，两根所述杆件d的中点与杆件e的中点铰接；四个杆件c的第二端点和四个杆件d的端点分别与杆件b铰接，连接在杆件c和杆件d之间的杆件b标记为第一杆件b，其余杆件b标记为第二杆件b；所述第一杆件b的两个连接点处还分别与两根第二杆件b的第一端点铰接；位于同侧的四个第二杆件b的第二端点铰接在同一根杆件a上，形成两个菱形；

所述杆件a的长度等于杆件d长度；杆件c的长度等于杆件e的长度；杆件a的长度是杆件c长度的2倍，杆件c长度是杆件b长度的2倍。

进一步，一种仅含转动副的二维移动可伸展和/或可升降机构，由一个顶部模块、n个中部模块和一个底部模块铰接而成，n取0和正整数；

所述顶部模块、中部模块和底部模块均由多个杆件铰接而成；