[发明专利]具有两转动一移动解耦并联机构

说明书

本发明提供一种具有两转动一移动解耦并联机构，包括静平台、动平台和三条分支运动链，三条分支运动链分别为第一分支运动链、第二分支运动链和第三分支运动链，三条分支运动链与静平台和动平台相互配合，从而使得本发明中的并联机构有三个自由度，即两个方向的转动和一个方向的移动，且移动自由度与两个转动自由度之间不存在耦合关系。该并联机构具有结构简单，机构制造装配容易，精度高，成本低，工作空间较大，运动灵活性等优点，在工业、医学、航天等多个领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及具有两转动一移动解耦并联机构。

背景技术

并联机构是一组由两个或两个以上的分支机构并联而成的机构，相较于串联机构，并联机构具有更高的刚度、累计误差更小、承载能力大等优点，已经在食品包装、运动模拟器、医疗器械、航空航天等领域被广泛的应用。

由于并联机构的结构特点，使得并联机构在应用过程中会出现许多问题，如强耦合性、工作空间小、传动性能差等。尤其是强耦合性的影响，因此实现并联机构运动完全解耦或部分解耦已成为国际机构学研究的热点。

过去的并联机构大多为六自由度，近年来少自由度并联机构引起了广大学者的关注，少自由度并联机器人机构和6自由度的相比，具有机械结构简单，制造和控制成本相对较低等优点。

目前我国已经有部分学者提出三自由度的并联机构，特别是在两转动一移动并联机构方面有了一定的研究进展，然而对于大多数的并联机构来说仍然存在强耦合性、工作空间小等问题，在一定程度上阻碍了并联机构的发展和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有两转动一移动解耦并联机构，以解决两转一移并联机构中存在的结构复杂、运动副空间位置复杂以及输入输出间相耦合等问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：具有两转动一移动解耦并联机构，包括静平台、动平台和三条分支运动链，三条分支运动链分别为第一分支运动链、第二分支运动链和第三分支运动链，其中，

第一分支运动链包括一端连接至静平台的第一圆柱副、一端连接至动平台的万向铰以及设置在两者之间并通过连杆与两者相连的第一移动副，第一圆柱副的轴线与万向铰的内轴线平行，且第一移动副的移动方向与第一圆柱副的轴线垂直；

第二分支运动链包括通过连杆依次连接的第二圆柱副、第一转动副和球副，第二圆柱副和球副的自由端分别连接至静平台和动平台，且第二圆柱副与第一转动副的轴线平行；

第三分支运动链包括通过连杆依次连接的第二移动副、第三转动副和第二转动副，第二移动副和第二转动副的自由端分别连接至静平台和动平台，且第三转动副的轴线同时垂直于第二转动副的轴线和第二移动副的移动方向；

第一圆柱副、第二圆柱副和第二移动副均为动力输入端并分别连接有驱动电机。

进一步的，所述第二移动副的运动方向与第一圆柱副的轴线垂直，且第一圆柱副的轴线与第三转动副的轴线平行。

进一步的，所述第二圆柱副的轴线同时垂直于第一圆柱副的轴线和第二移动副的运动方向。

进一步的，所述万向铰的外轴线与第二转动副的轴线平行。

进一步的，所述万向铰、球副以及第二转动副沿动平台的长度方向依次设置，且三者分布在同一条直线上。

进一步的，所述第一移动副的两端分别通过第一连杆和第二连杆连接至第一圆柱副和第一万向铰。

进一步的，所述第二圆柱副与第一转动副之间以及第一转动副与球副之间分别通过第三连杆和第四连杆相连。

进一步的，所述第二移动副与第三转动副之间以及第三转动副与第二移动副之间分别通过第五连杆和第六连杆相连。