[发明专利]一种空间并联机构的被动重力补偿支链

摘要

一种空间并联机构的被动重力补偿支链，包括配重、双向同步伸缩支链、中间胡克铰和球铰，双向同步伸缩支链外杆中段通过中间胡克铰与空间并联机构静平台连接，中间胡克铰的转动中心与静平台的几何中心重合，配重固定连接在双向同步伸缩支链一端，双向同步伸缩支链另一端通过球铰与并联机构的动平台连接；配重质心、中间胡克铰转动中心和球铰转动中心三点共线，且配重质心和球铰转动中心到胡克铰转动中心的距离相等；本发明实现空间并联机构的完整重力补偿，消除因重力产生的支链静态驱动力，且结构简单、布置合理，无需驱动单元，使用方便；有效减小空间并联机构的支链驱动力，提高机构的效率和动态特性，有利于充分发挥空间并联机构潜在性能优势。

主权项

一种空间并联机构的被动重力补偿支链，其特征在于：包括配重（1）、双向同步伸缩支链（2）、中间胡克铰（3）和球铰（4），所述双向同步伸缩支链（2）的外杆中段通过中间胡克铰（3）与空间并联机构的静平台连接，中间胡克铰（3）的转动中心与静平台的几何中心重合，所述配重（1）固定连接在双向同步伸缩支链（2）的一端，双向同步伸缩支链（2）的另一端通过球铰（4）与并联机构的动平台连接；配重（1）的质心、中间胡克铰（3）的转动中心和球铰（4）的转动中心三点共线，且配重（1）的质心和球铰（4）的转动中心到胡克铰（3）的转动中心的距离相等，所述双向同步伸缩支链（2）的具体传动结构有如下两种：第一种：双向同步伸缩支链（2）包括两端开口的外杆（2‑8），在外杆（2‑8）一侧内壁上安装直线导轨（2‑3），另一侧内壁上安装联轴器（2‑2），在联轴器（2‑2）的两端连接有旋向相反的第一滚珠丝杠（2‑6）和第二滚珠丝杠（2‑10），安装在第一滚珠丝杠（2‑6）上的第一丝杠螺母（2‑7）和安装在直线导轨（2‑3）上的第一导轨滑块（2‑4）固定连接，安装在第二滚珠丝杠（2‑10）上的第二丝杠螺母（2‑9）和安装在直线导轨（2‑3）上的第二导轨滑块（2‑1）固定连接，安装在第一滚珠丝杠（2‑6）外部的第一内杆（2‑5）一端与第一丝杠螺母（2‑7）固定连接，另一端伸出外杆（2‑8）的一端开口，安装在第二滚珠丝杠（2‑10）外部的第二内杆（2‑11）一端与第二丝杠螺母（2‑9）固定连接，另一端伸出外杆（2‑8）的另一端开口；当动平台通过球铰（4）拖动第二内杆（2‑11）伸出时，第二丝杠螺母（2‑9）将直线运动转换为第二滚珠丝杠（2‑10）相对于外杆（2‑8）的转动，转动通过联轴器（2‑2）传递给第一滚珠丝杠（2‑6），第一滚珠丝杠（2‑6） 将第一丝杠螺母（2‑7）推出，将转动再次转变为直线运动，即第一内杆（2‑5）同步伸出；相反的，当动平台通过球铰（4）拖动第二内杆（2‑11）缩回时，运动会逐级传递，最终表现为第一内杆（2‑5）的同步缩回;第二种：双向同步伸缩支链（2）包括两端开口的外杆（2‑18），在外杆（2‑18）一侧内壁上安装直线导轨（2‑13），直线导轨（2‑13）上安装第一滑块（2‑12）和第二滑块（2‑14），第一内杆（2‑21）一端与第一滑块（2‑12）固定连接，另一端伸出外杆（2‑18）的一端开口，第二内杆（2‑16）一端与第二滑块（2‑14）固定连接，另一端伸出外杆（2‑18）的另一端开口，绳索（2‑19）一端固结于第二内杆（2‑16）端处的外杆（2‑18）内壁上，另一端依次绕过第二内杆滑轮（2‑17）、外杆滑轮（2‑15）和第一内杆滑轮（2‑20），最后固结于靠近第二内杆（2‑16）的外杆（2‑18）内壁上；当动平台拖动第一内杆（2‑21）相对外杆（2‑18）伸出时，绳索（2‑19）收紧，第二内杆（2‑16）同步伸出；相反，当动平台拖动第一内杆（2‑21）相对外杆（2‑18）缩回时，绳索（2‑19）放松，第二内杆（2‑16）连接配重机构依靠重力同步缩回。