[发明专利]一种三自由度对称并联机构

说明书

本发明公开了一种三自由度对称并联机构，机构动平台可实现两转动一移动。该机构包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的三个分支支链，每个分支支链包含三个转动副和两个移动副，且各分支结构本身也是对称分布，各支链的第一转动副、第二转动副和第三转动副的轴线汇交于一点，且该点是各分支的第一弧形移动副和第二弧形移动副的圆心，对称平面由各分支通过该圆心的轴线组成。该并联机构工作空间为变球面，且无伴随运动，机构控制简单，可以作为末端执行机构应用在机床中，实现复杂曲面的加工，也可应用到手术或康复医疗机器人等医疗卫生领域，或者作为末端执行机构应用在特殊需要的机器人末端等工业生产场合，因此具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明是一种对称并联机构，涉及机构学应用技术领域，尤其涉及了一种含弧形移动副的三自由度机器人执行机构。

背景技术

随着社会的发展，串联机器人在运动中存在刚度低，定位精度低的缺点而并联机构则由于其高刚度、高精度、运动灵活空间大、承载力大等特点而广泛应用在医疗康复、机床加工制造、货物分拣场合中。

少自由度并联机构因结构简单、制造成本低、控制简单是近年来并联机构研究热点，其中具有两个转动自由度和一个移动自由度的三自由度并联机构是少自由度并联机构应用较为广泛的机构；这类并联机构在生产加工领域有着广阔的应用前景。此外，相比于非对称并联机构，对称结构的并联机构具有较好的各项同性，可减少零件的加工类型，降低生产成本，能够更好地满足应用中的多方面要求。

发明内容

本发明提供了一种三自由度对称并联机构，该机构具有高刚度、结构对称、工作空间大、易控制等特点，同时该机构中采用了弧形移动副，来增加机构的高偏转能力。该机构可以实现动平台绕机构对称平面内的任意直线转动运动以及沿动平台的中心线方向平移运动，为国内企业及研究机构提供专利信息和技术支持。

为实现上述目的，本发明基于对称的特点，采用的技术方案为一种三自由度对称并联机构。

该机构由机架D1、动平台D0以及连接机架与动平台的三条分支机构构成。三个分支机构之间沿机架、动平台中心点连线圆周均匀布置，包括第一分支、第二分支、第三分支，而且每个分支本身也都呈现对称分布。

第一分支包括机架的第一转动副R11、第一弧形移动副P11、第二转动副R12、第二弧形移动副P12、动平台的第三转动副R13；第一弧形移动副的导轨L11和滑块L12组成了移动副P11以及第二弧形移动副的滑块L13和导轨L14，组成了移动副P12；机架的第一转动副R11与第二转动副R12通过第一弧形移动副的导轨L11和滑块L12连接，动平台的第三转动副R13与第二转动副R12通过第二弧形移动副的滑块L13和导轨L14连接；机架的第一转动副的轴线与第二转动副的轴线以及动平台的第三转动副轴线汇交于一点S1；第一分支中弧形移动副的导轨L11、导轨L14及滑块L12、L13均为等圆心半径的弧形连杆，其圆心交于点S1；第一弧形移动副滑块相对于轴线M1转动，第二弧形移动副滑块相对于轴线N1转动，轴线M1、N1也汇交于点S1；初始位姿下，机架的第一转动副轴线、第二转动副和动平台的第三转动副轴线在同一平面内布置，组成可以表示为简单串联运动链R11-P11-R12-P12-R13。