[发明专利]一种变胞并联机构

说明书

本发明公开了一种变胞并联机构，包括固定平台和运动平台，固定平台和运动平台通过一条第一支链和两条第二支链相连；当固定平台与运动平台平行时，同一水平面上两条第二支链与第一支链之间的距离相等；第一支链包括依次相连的球面五杆机构、第一移动副机构和空间平行四边形机构，球面五杆机构与固定平台连接，空间平行四边形机构与运动平台连接；第二支链包括依次相连的第一球副、第二移动副机构和第二球副，第一球副与固定平台连接，第二球副与运动平台连接。本发明通过锁死或驱动第一转动副与第二转动副，能够实现本变胞并联机构具有3T2R运动、3T1R_X运动、3T1R_Y运动和3T运动的切换，具备根据操作任务变化而变换其拓扑结构和自由度的能力。

技术领域

本发明涉及机构学与机器人学领域，尤其涉及一种变胞并联机构。

背景技术

并联机构因以桁架杆系替代了传统机器人与机床等机械装备的开链式结构，因而其具有刚度高、承载能力大、动态性能好等优点，使其在工业机器人、步行机器人、运载机械的动态模拟器、机械式伺服压力机、并联运动机床、3D打印等领域得到了广泛应用。

在机器人喷涂、搅拌摩擦焊、3D打印、机械加工制造等领域，在不同性质表面作业时，机器人末端执行器所需要的自由度是不同的。例如作业面为平面时，末端执行器具有3T(表示运动时，字母T代表移动)运动能力即可；作业面为直纹面时，末端执行器需具有3T1R(表示运动时，字母R代表转动)运动能力；作业面为自由曲面时，末端执行器需具备3T2R运动能力。传统的并联构型装备一般为固定自由度装备，不具备根据操作任务变化而变换其拓扑结构和自由度的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种变胞并联机构，解决传统的并联构型装备一般为固定自由度装备，不能适应不同性质表面作业的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种变胞并联机构，包括固定平台和运动平台，所述固定平台和运动平台通过一条第一支链和两条第二支链相连；当所述固定平台与运动平台平行时，同一水平面上两条所述第二支链与第一支链之间的距离相等；

所述第一支链包括依次相连的球面五杆机构、第一移动副机构和空间平行四边形机构，所述球面五杆机构与所述固定平台连接，所述空间平行四边形机构与所述运动平台连接；

所述第二支链包括依次相连的第一球副、第二移动副机构和第二球副，所述第一球副与所述固定平台连接，所述第二球副与所述运动平台连接。

进一步的，所述球面五杆机构包括垂直固定在所述固定平台上的第一直杆和第二直杆；所述第一直杆的端头通过第一转动副连接有第一弯杆的一端，所述第二直杆的端头通过第二转动副连接有第二弯杆的一端；所述第一弯杆的另一端通过第三转动副连接有第三弯杆的一端，所述第二弯杆的另一端通过第四转动副连接有第四弯杆的一端，所述第四弯杆的另一端与所述第三弯杆的另一端通过第五转动副连接；

所述第一弯杆、第二弯杆、第三弯杆和第四弯杆的弯角角度为90°；所述第一移动副机构的下端固定在第四弯杆的弯角处，且第一移动副机构向上垂直于第四弯杆所在的平面；

当所述第一移动副机构垂直于所述固定平台时，所述第一转动副、第二转动副、第四转动副和第五转动副的轴线位于同一水平面上，且其中相邻两个转动副的轴线相互垂直，所述第三转动副的轴线与第一移动副机构的轴线重合。

再进一步的，所述第一移动副机构包括第一固定套和第一移动杆，所述第一移动杆可伸缩地插设在所述第一固定套内，第一固定套位于第一移动杆下侧，且第一固定套的下端与所述球面五杆机构连接，第一移动杆的上端与所述空间平行四边形机构连接。