[实用新型]一种1-UU2-UPU二自由度球面并联机构

说明书

本实用新型涉及一种1‑UU2‑UPU二自由度球面并联机构，包括动平台(1)、定平台(4)，还包括2条U‑P‑U运动链(2)、1条U‑U运动链(3)，所述动平台(1)和定平台(4)通过所述2条U‑P‑U运动链(2)和所述1条U‑U运动链(3)连接，该2条U‑P‑U运动链(2)和1条U‑U运动链(3)在圆周上等角度分布，且这3条运动链的轴线在动平台(1)台面和定平台(4)台面平行状态下交于一点。该机构构型简单、运动学类型少、结构对称、加工制造简单，并具有刚度大以及负载能力强等优点。

技术领域

本实用新型涉及球面并联机构技术领域，具体涉及一种1-UU2-UPU二自由度球面并联机构。

背景技术

精密机构在微电子制造、光学工程以及生物医学等领域具有广泛应用。传统精密机构多采用串联的结构形式，通过多个自由度的组合获得期望的运动。这类机构存在惯量大、刚度低及累积误差明显等缺点。一般而言，并联机构具有结构紧凑、刚度高及累积误差小等优点，它与串联机构形成优势互补关系。自20世纪90年代以来，开发性能优良、经济合理的多自由度复合运动机构逐步成为精密定位技术新的研究方向，并且出现了Stewart并联机构，Delta以及Tricept并联机构等多种成熟的工业产品。

球面运动是指物体运动时，其体内有一点在空间的位置保持不变，而体内其他各点绕该点转动。球面并联机构是指动平台作球面运动的并联机构。根据自由度数，它可分为二自由度球面机构和三自由度球面机构两类。现有球面机构多具有三个转动自由度，尽管可以用于二自由度的姿态调整及定位，但多余的自由度增加了机构的驱动数目，并且使机构的控制更为复杂。此外，现有二自由度球面并联机构广泛存在结构异型、制造以及装配工艺性差等问题。

中国专利申请CN1803410A公开了一种二自由度解耦球面并联机构，包括基座、动平台以及连接于动平台和基座之间的两条运动支链。其中一条运动支链包括两个转动副和一个移动副，转动副的轴线需保证相互平行；另一条运动支链包括两个转动副，两转动轴线垂直且相交，交点即为该球面机构动平台的转动中心。

中国专利申请CN112192551A公开了一种二自由度球面运动并联机构。该机构包括6个连杆。这6个连杆通过运动副联接，分别构成RRR串联分支和URU串联分支。第1连杆是固定连杆，第4连杆是末端连杆，第4连杆相对第1连杆应作球面运动。

中国专利CN205310261U公开了一种二自由度2-PUS+U球面并联机构，其定平台和动平台通过1个万向节(U)和两个UPS支链连接。该万向节(U)作为一个独立的运动支链，UPS支链由1个万向节(U)、1个移动副(P)和1个球面副(S)构成。

现有的二自由度球面并联机构构型复杂，零件异型，所采用的运动副类型多，加工及装调难度大，制造成本高。此外，这类机构的约束特性差，平面刚度低。因此，设计结构紧凑、制造简单、支承刚度大以及负载能力强的二自由度的球面机构具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型提供一种1-UU2-UPU二自由度球面并联机构，旨在解决现有技术构型复杂、制造装配困难、刚度低以及负载能力差等问题。该机构构型简单、运动副类型少、结构对称、加工制造简单，并具有刚度大以及负载能力强等优点。

本实用新型所解决的技术问题可由以下技术方案来实现：

一种1-UU2-UPU二自由度球面并联机构，包括动平台、定平台，还包括2条U-P-U运动链、1条U-U运动链；

所述U-P-U运动链包括1个第一上万向节、1个第一下万向节和1个移动副，第一上万向节和第一下万向节分别位于U-P-U运动链的两端，移动副位于第一上万向节和第一下万向节之间；

所述U-U运动链包括1个第二上万向节和1个第二下万向节，该两个万向节通过中间杆连接；