[发明专利]一种空间三转动并联机构

摘要

本发明公开了一种空间三转动并联机构，包括定平台、动平台以及连接定平台与动平台之间的第一分支、第二分支和第三分支；动平台包括主平台、次平台和四个连杆，四个连杆通过转动副连接构成一组平面平行四边形结构；第一分支和第二分支分别由一主动臂、两个从动臂、两对虎克铰链和动平台组成一对相交的平面平行四边形结构；第三分支由第三主动臂、虎克铰链和主平台构成；第三主动臂一端与定平台通过转动副连接，并作为主动副为机构提供动力；通过控制第一主动臂、第二主动臂和第三主动臂的转动，实现动平台的三维转动。本发明构造简单，结构紧凑，运动质量小，便于装配，易于控制，可用于机器人关节或机床附件。

主权项

一种空间三转动并联机构，包括定平台（1）、动平台（2）以及连接所述定平台（1）与动平台（2）之间的第一分支（3）、第二分支（4）和第三分支（5）；其特征在于：所述动平台（2）包括主平台（2a）、次平台（2b）和四个连杆（2c~2f），所述四个连杆（2c~2f）通过转动副连接构成一组平面平行四边形结构，四个转动副轴线垂直于该平面平行四边形所在的平面；所述次平台（2b）分别与所述平面平行四边形的一组对边连杆（2c、2e）通过轴线垂直于所述平面平行四边形所在平面的转动副连接，且次平台（2b）上两转动副中心的连线平行于所述平面平行四边形结构的另一组对边连杆（2d、2f）；所述主平台（2a）与所述次平台（2b）通过转动副连接，且转动副轴线垂直于所述平面平行四边形结构所在平面；所述第一分支（3）包括一个第一主动臂（3a）和两个等长的第一从动臂（3b、3c），所述第一主动臂（3a）与所述定平台（1）通过转动副连接，且作为主动副为机构提供动力；两个第一从动臂（3b、3c)的一端与所述第一主动臂（3a）通过转动副连接，且两个第一从动臂（3b、3c）与第一主动臂（3a）之间转动副的回转轴线同所述第一主动臂（3a）与定平台（1）之间转动副的回转轴线共面平行；两个第一从动臂（3b、3c)的另一端分别通过三自由度球铰链或者二自由度虎克铰链与所述平面平行四边形的一组对边连杆（2c、2e）铰接；第一分支（3）内，所述第一主动臂（3a）、两个第一从动臂（3b、3c）和动平台（2）构成一组平面平行四边形结构，从而限制动平台（2）沿所述主动臂(3a)上的转动副轴线方向平动；所述第二分支（4）包括一个第二主动臂（4a）和两个等长的第二从动臂（4b、4c）；所述第二主动臂（4a）与所述定平台（1）通过转动副连接，且作为主动副为机构提供动力；两个第二从动臂（4b、4c)的一端分别与所述第一主动臂（4a）通过转动副连接，且两个第二从动臂（4b、4c）与第二主动臂（4a）之间转动副的回转轴线同所述第二主动臂（4a）与定平台（1）之间转动副的回转轴线共面平行；两个第二从动臂（4b、4c)的另一端分别通过三自由度球铰链或者二自由度虎克铰链与所述平面平行四边形的另一组对边连杆（2d、2f）铰接；第二分支（4）内，所述第二主动臂（4a）、两个第二从动臂（4b、4c）和动平台（2）构成另一组平面平行四边形结构，从而限制动平台（2）沿所述第二主动臂上的转动副轴线方向平动；所述第三分支（5）包括一个第三主动臂（5a），所述第三主动臂（5a）的一端与所述 定平台（1）通过转动副连接，并作为主动副为机构提供动力；所述第三主动臂（5a）的另一端与所述主平台（2a）通过二自由度虎克铰链连接；所述第一分支（3）内的平面平行四边形结构所在的平面与所述第二分支（4）内的平面平行四边形结构所在的平面相交；所述动平台（2）上的四个铰链中心共面；受到第一分支（3）和第二分支（4）内的平面平行四边形结构的限制，所述动平台（2）的一组对边连杆（2c、2e）上的两铰链中心连线与另一组对边连杆（2d、2f）上的两铰链中心连线的交点位置是固定的；所述第三分支（5）的二自由度虎克铰链中心与平面平行四边形结构中的一组对边连杆（2c、2e）上两铰链中心连线和另一组对边连杆（2d、2f）上两铰链中心连线的交点重合；通过控制第一主动臂（3a）、第二主动臂（4a）和第三主动臂（5a）的转动，实现动平台（2）的三维转动。