[发明专利]一种四自由度并联机构

说明书

本发明提供了一种四自由度并联机构，包括：固定平台、动平台以及位于固定平台与动平台之间的三个运动支链；每个运动支链均包括曲柄摇杆机构以及第一弧形杆、第二弧形杆，曲柄摇杆机构包括连杆，连杆上安装有可沿连杆轴线方向移动的第一电机，三个第一电机输出轴的轴线相交于空间内一点，第一弧形杆的一端与动平台之间转动副连接、另一端与第二弧形杆的一端转动副连接，第二弧形杆的另一端与第一电机的输出轴连接，第一弧形杆与动平台之间的转动副的轴线以及第一弧形杆与第二弧形杆之间的转动副的轴线相交于空间内另一点，且该点与三个第一电机输出轴的轴线交点重合。本发明的并联机构，可实现三个转动方向解耦、一个移动运动相对3个转动运动解耦。

技术领域

本发明属于并联机构技术领域，具体涉及一种四自由度并联机构。

背景技术

自1938年首次提出并联机器人以来，因其具较大刚度、较强的承载能力、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等特点，广泛应用于社会的各个领域。目前，常见的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并联机构；三自由度并联机构是研究最多、应用最广的一类少自由度并联机构。

现有的一种三转动并联机构，该并联机构的固定平台为环形，固定平台圆周方向均布三个结构相同，空间均布的运动支链。每个运动支链由一个移动副、一个转动副、一个球铰组成。移动副可以在环形的轨道上移动，三个转动副的转动轴线共面并相交于一点，动平台可以绕此点做三个方向的转动运动。现有还具有另一种三自由度并联机构，其动平台与固定平台之间采用3个圆周方向对称分布的运动支链连接。其中，每个支链由２段共弧心的弧形连杆组成，上段弧形连杆与动平台之间采用球铰的方式连接，上段弧形连杆安装在下段弧形连杆的空腔内，能够沿着此空腔圆弧的切线方向作往复移动。3个下段弧形连杆与固定平台之间均采用转动副连接，转动副的轴线相互重合，并垂直于固定平台，指向弧形连杆的弧心。通过驱动下段弧形连杆绕固定平台的转动，来实现动平台绕弧形连杆中心的3个方向的转动。现有技术还提出了一种一移动三转动四自由度转动移动完全解耦并联机构，它由动平台、固定平台及三条具有双转动自由度支链组成，使得动平台做一维移动和绕固定点做球面三自由度转动。

然而上述并联机构均具备3个自由度，转动中心为转动副交点或者弧形连杆的中心，但转动中心是固定不变的，而后一种并联机构的转动中心仅通过底部移动副调整，当进行大范围调整转动中心时，导致移动副的运动位移较大，且运动支链的力/力矩传递性能不佳。基于此，有必要提供一种新的并联机构。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种四自由度并联机构，可实现三个转动方向解耦、一个移动运动相对3个转动运动解耦。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种四自由度并联机构，包括：固定平台、动平台以及位于固定平台与动平台之间的三个运动支链；

其中，每个运动支链均包括曲柄摇杆机构以及第一弧形杆、第二弧形杆，曲柄摇杆机构包括连杆，所述连杆上安装有可沿连杆轴线方向移动的第一电机，三个第一电机输出轴的轴线相交于空间内一点，所述第一弧形杆的一端与动平台之间转动副连接、另一端与第二弧形杆的一端转动副连接，第二弧形杆的另一端与第一电机的输出轴连接，所述第一弧形杆与动平台之间的转动副的轴线以及第一弧形杆与第二弧形杆之间的转动副的轴线相交于空间内另一点，且该点与三个第一电机输出轴的轴线交点重合。

优选的是，所述的四自由度并联机构，曲柄摇杆机构还包括位于连杆两侧的曲柄以及摇杆，所述连杆的两端分别与曲柄以及摇杆的一端可转动连接，所述固定平台上还固连有第一支杆、第二支杆，第一支杆与摇杆的另一端可转动连接，所述第二支杆上安装有第二电机，第二电机输出轴连接曲柄以驱动曲柄转动。

优选的是，所述的四自由度并联机构，还包括一支架，所述支架安装于连杆上且可沿连杆轴线方向移动，所述第一电机安装于支架上。