[发明专利]一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联机构，更特别地说，是指一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构。

背景技术

在机构学中，转动是基本的运动形式之一，转动构件与转动中心通常都靠一个物理的实际运动副连接。不过，也有例外，一小部分机构的一构件可绕空间上的一固定点进行转动，此固定点处不存在实际的转动副，而且该虚拟的固定点在机构远端。这种机构可以称为虚拟远程运动中心(Remote Center of Motion，RCM)机构。RCM机构实质上是一种少自由度的功能机构，它保证机构在整个操作过程中始终围绕一个固定的虚拟转动中心运动。RCM机构可以单独作为机器人机构，也可作为多自由度机器人系统的一个模块。在某些特定的应用领域如微创外科手术等，该类机构具有明显的不可替代性。RCM机构的优势不仅体现于此，它同柔性机构有机结合，将会形成新的柔性铰链——RCM柔性铰链。

近年来，对少自由度机构的研究已成为机构学领域研究热点之一。这是因为一旦明确了应用背景(如显微镜镜头或载物台)需求之后，专用机构的方案一般比通用结构更简单、易于控制和低廉。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构，该并联机构在动平台的两侧分别设置有一附加驱动支链、一主动运动支链，通过电机的驱动实现加载在动平台上的载体绕虚拟转动中心点O运动。使本发明的并联机构具有可调节性，提高了结构刚度和运动精度，可以通过扩展应用于对准、调平、柔性装配以及微操作领域。

本发明的一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构，该并联机构包括有附加驱动支链、主动运动支链和动平台(3)；附加驱动支链与主动运动支链设置在动平台(3)的两侧；

主动运动支链包括有A连杆(11)、B连杆(12)、C连杆(13)、第一伺服电机(14)、第一联轴器(15)、第一基座(16)、A销轴(17)、B销轴(18)；A销轴(17)与B销轴(18)的结构相同；A连杆(11)与B连杆(12)平行放置，且C连杆(13)斜置于A连杆(11)与B连杆(12)之间；

A连杆(11)的一端为圆柱(111)，A连杆(11)的另一端为U形叉结构(112)，该U形叉(112)上设有E通孔(113)和F通孔(114)，该E通孔(113)和F通孔(114)用于放置B销轴(18)；

B连杆(12)的一端设有G通孔(121)，该G通孔(121)用于放置A销轴(17)；B连杆(12)的另一端为U形叉结构，该U形叉结构上设有H通孔(122)和I通孔(123)，该H通孔(122)和I通孔(123)用于放置十字轴(124)；B连杆(12)另一端的U形叉、十字轴(124)和动平台(3)的虎克铰架(32)形成一个虎克铰链；

C连杆(13)的一端设有J通孔(131)，该J通孔(131)用于放置B销轴(18)；C连杆(13)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有K通孔(132)和L通孔(133)，该K通孔(132)和L通孔(133)用于放置A销轴(17)；

主动运动支链的装配关系为：第一伺服电机(14)的输出轴连接在第一联轴器(15)的一端上，A连杆(11)的圆柱(111)穿过第一基座(16)上的通孔后连接在第一联轴器(15)的另一端上，所述的第一基座(16)用于支撑起A连杆(11)；A销轴(17)的一端顺次穿过C连杆(13)上的K通孔(132)、B连杆(12)上的G通孔(121)、C连杆(13)上的L通孔(133)后连接一螺母，A销轴(17)与螺母的配合实现了C连杆(13)的U形叉端与B连杆(12)的连接；B销轴(18)的一端顺次穿过A连杆(11)上的E通孔(113)、C连杆(13)上的J通孔(131)、A连杆(11)上的F通孔(114)后连接一螺母，B销轴(18)与螺母的配合实现了C连杆(13)的一端与A连杆(11)的U形叉端的连接；十字轴(124)分别与B连杆(12)的U形叉端、动平台(3)的虎克铰架(32)的连接，实现了主动运动支链与动平台(3)的连接；

附加驱动支链包括有D连杆(21)、E连杆(22)、第二伺服电机(24)、第二联轴器(25)、第二基座(26)、C销轴(27)、D销轴(28)；所述D连杆(21)为V字形结构；所述E连杆(22)为曲杆结构；

D连杆(21)的一端为圆柱端(211)，D连杆(21)的另一端上设有M通孔(212)，该M通孔(212)用于放置D销轴(28)；