[发明专利]一种二自由度球面运动连杆机构

说明书

本发明公开一种二自由度球面运动连杆机构，包括十三、十四或十六个连杆以及连接它们的运动副，机构的转动中心为各球面连杆的球心，所有点都在以某一点为球心的同心球面上的连杆即为球面连杆。第一和第六连杆、第二和第五连杆、第三和第四连杆、第七和第八连杆两端转动副轴线间夹角分别对应相等。可以将上述三种连接方式中与第一连杆相连接的第八连杆和与第二连杆相连接的第三连杆作为机构输入，第六连杆为末端连杆。该球面运动连杆机构，机构的固定连杆和末端连杆在运动过程中始终关于中间平面对称，可以实现完全对称的运动；末端连杆可以以位于对称平面上且过转动中心的任意直线为轴线进行连续转动，给机构的应用和控制带来了很大的方便。

技术领域

本发明涉及机器人可展机构技术领域，特别是涉及一种二自由度球面运动连杆机构。

背景技术

机构中各运动构件上都在同心球面上的运动机构称为球面机构。球面两自由度机构可以实现沿球面曲线的运动，可用于建筑顶棚的组建，球形运动轨迹的追踪，球形物体的检测等方面。

已有的球面两自由度连杆装置中，其输出运动是机构上一点在球面上的移动，而很多情况需要末端连杆在球面上具有灵活的运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种在运动过程中固定连杆和末端连杆始终关于中间平面保持对称、且末端连杆具有以球面连杆的球心为转动中心的沿球面曲线运动的二自由度球面运动连杆机构。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种二自由度球面运动连杆机构，包括十三、十四或十六个连杆以及连接它们的运动副。

第一种连接方式：

本发明包括十三个连杆以及连接它们的运动副，其中，第一连杆为固定连杆，其一端通过弧形移动副一与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副一与第三连杆和第十连杆的一端连接或与第三连杆的一端连接、第十连杆的一端通过转动副十与第二连杆或第三连杆的一部位连接，第三连杆的另一端通过转动副二与第四连杆和第十三连杆的一部位连接，第四连杆的另一端通过转动副四与第五连杆和第九连杆的一端连接或与第五连杆的一端连接、第九连杆的一端通过转动副九与第四连杆或第五连杆的一部位连接，第五连杆的另一端通过弧形移动副二与第六连杆的一端连接，第六连杆的另一端通过转动副五与第七连杆和第十一连杆的一端连接或与第七连杆的一端连接、第十一连杆的一端通过转动副十一与第六连杆或第七连杆的一部位连接，第七连杆的另一端通过转动副六与第八连杆的一端和第十三连杆的一部位连接，第八连杆的另一端通过转动副八与第一连杆的另一端和第十二连杆的一端连接或与第一连杆的另一端连接、第十二连杆的一端通过转动副十二与第八连杆或第一连杆的一部位连接。第九连杆和第十连杆在转动副三处通过弧形移动副三与第十三连杆的一部位连接，第十一连杆和第十二连杆在转动副七处通过弧形移动副四与第十三连杆的一部位连接。

转动副一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二的轴线汇交于一点即O点，该O点为球面连杆所构成的球面的球心，第一连杆与第六连杆的对称面为中间平面。

第二种连接方式：