[发明专利]一种二自由度转动并联机构

说明书

本发明公开了一种二自由度转动并联机构，该并联机构包括动平台、定平台、两条主动支链和一条恰约束支链，两条主动支链具有相同的结构形式，分别由平行四边形结构、转动副和球副组成；恰约束支链由两个轴线垂直的第一转动副和第二转动副串联而成。第一条主动支链的第三球副与恰约束支链的约束连杆相连，第二条主动支链中的第六球副与动平台相连。本发明并联机构的速度雅可比矩阵为对角阵，即动平台的一个输出运动仅由一个主动副的输入运动控制，解决了一般并联机构运动学和动力学耦合性强的弱点；同时，引入恰约束支链不仅可增强并联机构的整体稳定性和承载能力，还能提高并联机构的精度和控制不可控误差。

技术领域

本发明涉及空间机器人机构技术领域，具体的说是一种二自由度转动并联机构。

背景技术

并联机构是指通过两个或两个以上独立运动支链连接动平台及定平台，控制动平台运动的闭环机构，自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而得到广泛应用，如申请号为201610407036.0的中国专利公开了具有空间三自由度的并联机构，申请号为201821373632.2的中国专利公开了一种转动三自由度的并联机构。然而目前的少自由度并联机构仍存在结构复杂、设计控制困难，并联机构的运动学和动力学耦合性强，稳定性与承载能力有限等问题。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种二自由度转动并联机构，该并联机构能够解决现有的少自由度转动并联机构耦合性强、控制困难的问题，并提高并联机构的稳定性和承载能力。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种二自由度转动并联机构，包括定平台、动平台、一条仅提供约束的恰约束支链以及两条提供驱动力的主动支链；

恰约束支链包括两个轴线相互垂直的第一转动副和第二转动副以及连接第一转动副和第二转动副的约束连杆，所述第一转动副与定平台连接，第二转动副与动平台相连；

两条主动支链包括用于控制动平台绕第一转动副转动的第一条主动支链以及用于控制动平台绕第二条转动副转动的第二条主动支链；

第一条主动支链包括自定平台起依次串联的第一平行四边形结构、第三连杆、第五转动副、第四连杆以及第三球副，第四连杆分别通过第五转动副和第三球副与第三连杆和约束连杆相连，第五转动副的转动轴线与第一转动副轴线相垂直；

第二条主动支链包括自定平台起依次串联的第二平行四边形结构、第七连杆、第八转动副、第八连杆和第六球副，第八连杆分别通过第八转动副和第六球副与第七连杆和动平台相连，第八转动副的转动轴线与第五转动副的转动轴线相垂直。

进一步地，所述的第一平行四边形结构由第三转动副、第四转动副、第一球副、第二球副、第一连杆和第二连杆构成，第一连杆分别通过第四转动副和第二球副与定平台和第三连杆相连，第二连杆分别通过第三转动副和第一球副与定平台和第三连杆相连；第三转动副、第四转动副的转动轴线垂直于第五转动副的转动轴线。

进一步地，所述的第二平行四边形结构由第六转动副、第七转动副、第四球副、第五球副、第五连杆和第六连杆构成，第五连杆分别通过第七转动副和第四球副与定平台和第七连杆相连，第六连杆分别通过第六转动副和第五球副与定平台和第七连杆相连，第六转动副、第七转动副的转动轴线与第三转动副的转动轴线相垂直。

进一步地，第一条主动支链中的第三转动副或第四转动副和第二条主动支链中的第六转动副或第七转动副均可选取为主动副。

进一步地，所述动平台的截面呈矩形。

有益效果：