[发明专利]含双动平台的对称式冗余驱动并联操作头

说明书

本发明涉及一种含双动平台的对称式冗余驱动并联操作头，包括机架、第一支链、第二支链、第一动平台、第三支链、第四支链、第二动平台，第一支链、第二支链对称设置在第一动平台下方两侧，第一支链、第二支链上端连接第一动平台，下端连接机架，第三支链、第四支链对称设置在第二动平台下方两侧，第三支链、第四支链上端连接第二动平台，下端连接机架，所述第一动平台与第二动平台经平台转动副连接在一起，第一动平台和第二动平台均设置有末端执行器接口，各个支链的结构完全相同，均包括依次连接的移动副、转动副以及虎克铰，移动副固定安装在机架上，虎克铰与对应的动平台连接固定，各个支链相对同一个轴线圆周均布的设置。

技术领域

本发明涉及一种含双动平台的对称式冗余驱动并联操作头。

背景技术

并联操作头机构是一类通过至少两个独立的运动支链将动平台与机架相连接且以并联方式驱动的一种闭环机构。从拓扑结构来看，目前成功商用的混联机床均采用两转动一平动并联机构作为其核心功能模块的设计方案。

在这些具有两转动一平动的并联机构中，冗余驱动并联机构因其具有消除奇异点、提高机构刚度和灵巧度的优点，而更适合于构建高负载能力和高动力稳定性的混联机床。一般来说，并联机构具有两类冗余驱动：（1）在恰驱动并联操作头的被动关节上添加驱动输入，使被动关节变为主动关节；（2）添加一条或多条主动运动支链到恰驱动并联操作头上，但不改变原有机构自由度。从提高机构刚度性能的角度考虑，这类既能满足所需运动形式，又能提高机构性能的冗余驱动并联机构使研究者投入了大量心血。现有机构中，专利CN106965153中提出了一种驱动冗余的并联机床本体、专利CN107127738A中提出了刚柔混合线解耦变刚度的可重构冗余驱动广义并联机构。然而，为满足这类机构严苛的几何约束条件，现有的两转动一平动冗余驱动并联机构不得不采用多类型带球副支链组合的设计方案，导致现有机构存在转角空间小、精度保持性差、制造装配困难、性能不够对称的缺点，难以满足现有工程对复杂异型结构件的加工需求。这也是现有这类机构目前尚无法真正实现商业化推广的原因之一。

因此，近年来众多学者与工程师致力于寻找一种、具有对称的结构、对称的运动/力学性能，对称的工作空间、不存在球副这种制造困难、精度保持性差的运动副，且具有大转角运动能力的两转动一平动冗余驱动并联机构。为达成这一构想，专利申报人前期也做了大量的研究，提出大量的冗余驱动并联机构的设计方案，如专利CN201821027965.X、专利CN201721700818.X等。但这些机构仍难以同时满足上述的需求，使其在工程应用上受到一定程度的制约，尚只能适应一些具有小曲率曲面的浅浮雕加工。因此，如何突破一种能够同时满足上述工程需求冗余驱动并联机构的设计，仍是当前学术界与工程领域一大难题。

发明内容

本发明提出一种含双动平台的对称式冗余驱动并联操作头。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种含双动平台的对称式冗余驱动并联操作头，包括机架、第一闭环运动支链、第二闭环运动支链，所述第一闭环运动支链由第一支链、第二支链以及第一动平台组成，第一支链、第二支链对称设置在第一动平台下方两侧，第一支链、第二支链上端连接第一动平台，下端连接机架，所述第二闭环运动支链由第三支链、第四支链以及第二动平台组成，第三支链、第四支链对称设置在第二动平台下方两侧，第三支链、第四支链上端连接第二动平台，下端连接机架，所述第一动平台与第二动平台经平台转动副连接在一起，第一动平台和第二动平台均设置有末端执行器接口；

各个支链的结构完全相同，均包括依次连接的移动副、转动副以及虎克铰，移动副固定安装在机架上，虎克铰与对应的动平台连接固定，各个支链相对同一个轴线圆周均布的设置。

进一步的，各个支链的移动副的轴线与转动副的轴线相互垂直，转动副的轴线平行于虎克铰的第一轴线且垂直于虎克铰的第二轴线。