[发明专利]一种新型多模式并联机器人机构

权利要求书

1.一种多模式并联机器人机构，其特征在于：包括固定平台(4)和运动平台(5)，所述固定平台(4)和运动平台(5)通过三条呈圆周均布的变胞混联支链相连，且三条所述变胞混联支链的结构相同，分别为第一变胞混联支链(1)、第二变胞混联支链(2)和第三变胞混联支链(3)；

所述变胞混联支链包括相互连接的一个变胞单环闭链和一个四自由度串联支链，所述变胞单环闭链的底部连接在所述固定平台(4)上，所述四自由度串联支链的顶部连接在所述运动平台(5)上；

所述变胞单环闭链包括固定底板(101)、一个球面五杆机构(102)、一个虎克铰(103)、第一连杆(105)、第一连架杆(104)和第二连架杆(106)，所述第一连架杆(104)、第二连架杆(106)的一端分别通过所述球面五杆机构(102)、虎克铰(103)连接在所述固定底板(101)上，所述第一连架杆(104)、第二连架杆(106)的另一端与分别通过第六转动副(107)、第七转动副(108)与所述第一连杆(105)相连，所述第一连杆(105)的顶端与所述四自由度串联支链相连；

所述四自由度串联支链包括第二连杆(110)和第三连杆(111)，所述第二连杆(110)的一端通过圆柱副(109)与所述第一连杆(105)的顶端相连，所述第二连杆(110)的另一端通过第八转动副(112)与所述第三连杆(111)的一端相连，所述第三连杆(111)的另一端通过第九转动副(113)与运动平台(5)相连；

所述球面五杆机构(102)包括垂直固定在所述固定底板(101)上的第一直杆(102-1)和第二直杆(102-2)；所述第一直杆(102-1)的端头通过第一转动副(102-3)连接有第一弯杆(102-4)的一端，所述第二直杆(102-2)的端头通过第二转动副(102-5)连接有第二弯杆(102-6)的一端；所述第一弯杆(102-4)的另一端通过第三转动副(102-7)连接有第三弯杆(102-8)的一端，所述第二弯杆(102-6)的另一端通过第四转动副(102-9)连接有第四弯杆(102-10)的一端，所述第四弯杆(102-10)的另一端与所述第三弯杆(102-8)的另一端通过第五转动副(102-11)连接；所述第一弯杆(102-4)、第二弯杆(102-6)、第三弯杆(102-8)和第四弯杆(102-10)的弯角角度均为90°；所述第一连架杆(104)的下端固定在第四弯杆(102-10)的弯角处，且第一连架杆(104)向上垂直于第四弯杆(102-10)所在的平面,所述第一转动副(102-3)、第二转动副(102-5)、第三转动副(102-7)、第四转动副(102-9)和第五转动副(102-11)的轴线都通过同一转动中心O点，球面五杆机构(102)所有的构件上所有点的轨迹都是以O点为中心的球面曲线；

所述虎克铰(103)包括第三直杆(103-1)、下U形转动副(103-2)和上U形转动副(103-3)，所述第三直杆(103-1)的底端连接在所述固定底板(101)上，所述下U形转动副(103-2)的U型杆的中心连接在所述第三直杆(103-1)的顶端，所述下U形转动副(103-2)和上U形转动副(103-3)的轴线正交连接；所述上U形转动副(103-3)的U型杆的中心与所述第二连架杆(106)的底端连接；所述下U形转动副(103-2)与所述第二转动副(102-5)同轴布置；

选取虎克铰(103)的下U形转动副(103-2)和球面五杆机构(102)上第一转动副(102-3)为变胞单环闭链的两个输入副；

当驱动球面五杆机构与固定底板相连的第一转动副(102-3)，锁死虎克铰与固定平台相连的下U形转动副(103-2)，变胞单环闭链由初始位形切换为子构态A；

当锁死球面五杆机构与固定底板相连的第一转动副(102-3)，驱动虎克铰与固定平台相连的下U形转动副(103-2)，变胞单环闭链由初始位形切换为子构态B；

当同时驱动球面五杆机构与固定底板相连的第一转动副(102-3)和虎克铰与固定平台相连的下U形转动副(103-2)，变胞单环闭链由初始位形切换为子构态C；

三条变胞混联支链在A、B和C三种不同子构态间切换，多模式并联机器人机构相应具有3T3R、3T2R、2T3R、3T1R、2T2R、1T3R、3T、2T1R、1T2R和3R共十种不同的工作模式。

2.根据权利要求1所述的多模式并联机器人机构，其特征在于：所述固定底板(101)上设置有一个避空孔，所述避空孔位于所述球面五杆机构(102)的正下方。