[发明专利]四支链六自由度混联机构

说明书

本发明的一种四支链六自由度混联机构，其包括一个定平台、安装在定平台上的滑动导轨、两个滑块、动平台以及连接动平台和第一滑块、第二滑块的四条直线驱动支链；动平台呈正方形，第一滑块与第二滑块结构和形状相同，呈L形；四条直线驱动支链中第一直线驱动支链和第三直线驱动支链结构相同，第二直线驱动支链和第四直线驱动支链结构相同；动平台可实现六个自由度，四条直线驱动支链协调驱动，可实现两个移动和两个转动自由度，第一滑块和第二滑块协调驱动，可实现另外的移动和转动自由度。本发明机构所含支链少、结构简单，运动学模型简单，运动解耦性强，工作空间大，承载能力强，具有很强的应用前景。

技术领域

本发明涉及机器人领域，更为具体地，本发明涉及一种四支链六自由度混联机构。

背景技术

物体在空间中具有六个自由度，包括沿着三个直角坐标轴的三个移动和围绕三个直角坐标轴线的三个旋转，即(X，Y，Z，α，β，γ)。如果空间中物体这六个自由度确定了，则物体在空间中的位置和姿态也就确定了。

六自由度并联机构最常见的是具有六个伸缩驱动缸的Stewart平台，该平台自被发明之日起，因具有可实现空间中的六个自由度，可完全确定物体的空间任意运动姿态的优点，被广泛应用到各种模拟器中，比如坦克模拟器、飞行模拟器、汽车驾驶模拟器和舰艇模拟器等。但经典的Stewart平台质量大、工作行程小、自身体积较大和灵活性差，并且由于支链之间互相关联耦合，奇异位形相对较多，运动学正解复杂，很难求得有效的解析解。六自由度串联机构应用最广的6R机构，运动学求解较简单，被广泛应用于搬运、包装等工业机器人当中。但由于自身机构特点，运动过程中惯量较大，并且承载能力较低，刚度较小。

综合考虑到并联和串联机构的优点和缺点，六自由度串并混联机构就成为了研究的重要突破方向。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种四支链六自由度混联机构，其为一种支链少、工作空间大、灵活性强、运动学模型简单、易于标定和控制的少支链六自由度串并混联机构。

本发明的技术方案如下：

一种四支链六自由度混联机构，其包括一个定平台、安装在定平台上的滑动导轨、两个滑块、动平台以及连接动平台和第一滑块、第二滑块的四条直线驱动支链。

所述动平台呈正方形，第一滑块和第二滑块结构和形状相同，呈L形，第一滑块和第二滑块中心对称分布，动平台与第一滑块、第二滑块通过四条直线驱动支链连接；第一滑块和第二滑块与定平台通过滑动导轨连接，第一滑块和第二滑块可分别在定平台上沿着滑动导轨进行同步或不同步运动。

优选地，所述四条直线驱动支链中第一直线驱动支链和第三直线驱动支链结构相同，第二直线驱动支链和第四直线驱动支链结构相同，其中第一直线驱动支链的第一端通过第一球副与动平台连接，其第二端通过第一虎克铰与第一滑块连接；第二直线驱动支链的第一端通过第二球副与动平台连接，其第二端通过第一转动副与第一滑块连接；第三直线驱动支链的第一端通过第三球副与动平台连接，其第二端通过第二虎克铰与第二滑块连接；第四直线驱动支链的第一端通过第四球副与动平台连接，其第二端通过第二转动副与第二滑块连接。

优选地，所述第一直线驱动支链中的第一虎克铰中连接第一滑块的转动副轴线垂直于第一滑块沿着定平台移动方向的轴线；第二直线驱动支链连接第一滑块的第一转动副轴线平行于第一滑块沿着定平台移动方向的轴线；第三直线驱动支链中的第二虎克铰连接第二滑块的转动副轴线垂直于第二滑块沿着定平台移动方向的轴线；第四直线驱动支链的连接第二滑块的第二转动副轴线平行于第二滑块沿着定平台移动方向的轴线。