[发明专利]一种可实现四自由度运动的并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种机器人的具有空间四自由度的并联机构。

背景技术

专利文献US20090019960和EP1084802公开了一种可实现三维平动一维转动的并联机构，包括四个主动支链和一个动平台，每条支链包括近架杆和远架杆两部分。其中近架杆一端相对于固定机架仅具有一个移动或转动自由度，另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与远架杆的一端连接；远架杆另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与动平台连接，从而保证机构的平动；动平台由四个部件组成，其中两个部件需相互平行，另外两个部件与前述两个相互平行的部件通过转动铰链连接，通过部件之间的相互转动可实现绕垂直于动平台的轴线的转动自由度，同时配以相应的放大机构可扩大转角范围。上述机构的局限性在于：该机构动平台受驱动的部件只有两个，这两个部件相当于平行四边形的一组对边，这样的驱动方式不灵活，受力情况不均匀，不利于机构的顺畅运行。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种动平台力传递效果好，使用寿命长且设计巧妙的可实现四自由度运动的并联机构。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第一技术方案是：一种可实现四自由度运动的并联机构，包括固定架、动平台以及对称布置在所述固定架与动平台之间的四条结构相同的支链；所述固定架上固接有驱动装置；每条支链包括近架杆、两个平行且等长的远架杆、上连接轴和下连接轴，所述近架杆一端与所述驱动装置固接，另一端与上连接轴固接；两个平行的所述远架杆一端分别与所述上连接轴球铰接，另一端分别与下连接轴球铰接，每条支链上的所述下连接轴、所述上连接轴和所述两个平行的远架杆形成平行四边形；所述动平台包括与四条支链的下连接轴对应固接的第一角板、第二角板、第三角板和第四角板，所述第一角板、所述第二角板、所述第三角板和所述第四角板按照顺时针依次布置；所述第一角板上设有第一分角机构，所述第一分角机构包括第一齿轮、第二齿轮、第一分角连杆和第二分角连杆，所述第一齿轮和所述第二齿轮相互啮合并沿所述第一角板的中心线对称设置，与所述第一角板通过转动副连接；所述第一分角连杆的一端与所述第一齿轮固接，另一端通过转动副连接在所述第四角板上；所述第二分角连杆的一端与所述第二齿轮固接，另一端通过转动副连接在所述第二角板上；在所述第一角板和所述第二角板之间设有第一菱形边杆，所述第一菱形边杆的两端分别通过转动副与所述第一角板和所述第二角板连接，所述第一角板、所述第二角板、所述第二分角连杆和所述第一菱形边杆形成平行四边形结构；在所述第二角板和所述第三角板之间设有第二菱形边杆和第一平行连杆，所述第二菱形边杆和第一平行连杆的两端各通过转动副与所述第二角板和所述第三角板连接，所述第二菱形边杆、所述第一平行连杆、所述第二角板和所述第三角板形成平行四边形结构；在所述第三角板和所述第四角板之间设有第三菱形边杆和第二平行连杆，所述第三菱形边杆和第二平行连杆的两端各通过转动副与所述第三角板和所述第四角板连接，所述第三菱形边杆、所述第二平行连杆、所述第三角板和所述第四角板形成平行四边形结构；所述第一平行连杆、所述第二平行连杆、所述第一菱形边杆、所述第二菱形边杆和所述第三菱形边杆、所述第一分角连杆和所述第二分角连杆的有效长度均相等，所述第一角板、所述第二角板、所述第三角板和所述第四角板形成菱形的四个顶点。