[发明专利]一种含闭环支链的四自由度并联机构

说明书

本发明涉及一种含闭环支链的四自由度并联机构，包括主平台、次平台、固定平台；次平台与主平台通过转动副连接；次平台与固定平台之间通过第一驱动支链和第三驱动支链连接，主平台和固定平台之间通过第二驱动支链和第四驱动支链连接；第二驱动支链和第四驱动支链联动可以驱动主平台进行前后翻转；第一驱动支链和第三驱动支链联动可以驱动主平台进行左右翻转；第一驱动支链、第二驱动支链、第三驱动支链和第四驱动支链联动可驱动主平台进行上下移动或水平方向左右平移。该机构具有单方向大刚度的特点，机构精度高，可实现两转动两移动的位姿变换，能很好的解决目前复合材料铺带中存在的问题，完成铺带过程中的位姿调整要求。

技术领域

本发明涉及机器人领域，属于一种具有大刚度的四自由度并联机构。

背景技术

飞行器壳体在缠绕铺带时要求铺带头调整位姿精确，同时由于铺带头设备沉重，因此需要位姿调整装置具有大刚度和高精度两个特点，同时位姿调整范围不大，而并联机构具有的大刚度、精度高、响应快的有点，在位姿调整等领域应用较多。针对少自由度并联机构构型的设计，国内外学者通过螺旋理论、群论、机构拓扑学等方法对四自由度机构进行了构型综合，机构综合所得到的机构支链复杂，很多构型并不实用。

针对上述问题，部分学者采用了两种新的设计方法。第一种为机构演变法，范彩霞等用平面6R机构引入U副添加五约束支链得到2T2R机构；第二种为在六自由度机构中添加约束支链的形式，季晔在六自由度机构中加入RPU支链作为被动约束支链；刘建坤用CPU支链取代一条六自由度支链作为主动支链；但经过分析和对比后，目前的四自由度并联机构构型的刚度和精度仍无法满足飞行器壳体铺带头位姿调整的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含闭环支链的四自由度并联机构，该机构具有刚度大、精度高的特点，实现主平台在空间内具有两个转动和两个移动的位姿调整作用。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种含闭环支链的四自由度并联机构，其特殊之处在于：

包括主平台、次平台、固定平台；

所述次平台位于主平台和固定平台之间，次平台与主平台通过转动副连接；

所述次平台与固定平台之间通过第一驱动支链和第三驱动支链连接，所述主平台和固定平台之间通过第二驱动支链和第四驱动支链连接；

第二驱动支链和第四驱动支链联动可以驱动主平台进行前后翻转；

第一驱动支链和第三驱动支链联动可以驱动主平台进行左右翻转；

第一驱动支链、第二驱动支链、第三驱动支链和第四驱动支链联动可驱动主平台进行上下移动或水平方向左右平移。

进一步地，上述第二驱动支链和第四驱动支链结构相同；

所述第二驱动支链包括第一杆件、第二杆件、第三杆件、第四杆件，其中第一杆件、第二杆件构成第一移动副；

第一移动副、第三杆件、第四杆件三者首尾连接形成三角形闭合结构，其中，第三杆件的两端分别与第二杆件、第四杆件的一端进行铰接，第四杆件的另一端、第一杆件的端部与次平台进行复合铰接。

进一步地，上述第三杆件的中部与固定平台进行铰接。

进一步地，上述第二驱动支链和第四驱动支链的一端分别通过虎克铰与主动平台连接，第二驱动支链和第四驱动支链的另一端分别通过虎克铰与固定平台连接。

进一步地，上述第二驱动支链和第四驱动支链的结构相同；

所述第二驱动支链包括第五杆件、第六杆件，所述第五杆件、第六杆件结合构成第二移动副，第五杆件的上端和第六杆件的下端分别设有叉形铰链座和十字轴。

进一步地，上述主平台为一平板。