[发明专利]一种三自由度过约束并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人机构，特别涉及一种三自由度过约束并联机构。

背景技术

少自由度并联机器人具有结构简单、成本低廉和控制容易等优势，在食品、医药、电子以及其他轻工行业中广泛用于抓放和装箱的操作环节中，有很好的应用前景。

专利文献CN1355087A公开了一种仅含有转动副的二自由度平动并联机器人机构，包括机架、动平台和两对各含有两个平行四边形机构的支链。专利文献CN101642907A公开了一种二自由度并联机器人机构，包括基座，动平台以及分别连接基座和动平台的两条主动支链和一条被动支链。上述机构的局限性在于：两者均是二自由度平动机构，无法实现局部的夹持运动和旋转运动，这就使其功能相对单一，在实际生产中的应用范围受到很大的限制。

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机构新颖，侧向刚度好的三自由度过约束并联机构。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种三自由度过约束并联机构，包括固定架、动平台以及在所述固定架和所述动平台之间对称均布的四条支链，每一条支链均包括一近架杆和与其相连的两个平行且等长的远架杆，所述四条支链由相对布置的第一主动链和第二主动链以及相对布置的第三主动链和被动链组成；

所述第一主动链和第二主动链结构相同，它们的近架杆分别由驱动装置A和驱动装置B驱动，且它们的活动平面为同一平面；

所述第三主动链和所述被动链结构相同并呈面对称布置，所述第三主动链和所述被动链的活动平面分别与所述第一主动链和所述第二主动链的活动平面相交；所述第三主动链的近架杆一端由驱动装置C驱动，所述被动链的近架杆一端与所述固定架转动连接；所述第三主动链和所述被动链通过连接在它们近架杆之间的反向等比传动装置连接；

所述驱动装置A、所述驱动装置B和所述驱动装置C均安装在所述固定架上；

所述动平台包括四个角板、四根边杆和四根平行杆，边杆和平行杆的有效长度相等；

四个角板对称均布，并分别与所述四条支链中相应的一条支链的两个远架杆相连，每条支链的两个远架杆与对应角板连接形成下连接轴线，

四根边杆依次通过转动副相连，组成一个菱形结构，菱形结构的四个顶点分别通过转动副与四个角板连接，菱形结构的中心与四个角板形成的中心重合；

在相邻的两个角板之间均布置一根与形成菱形结构的边杆平行的平行杆，每根平行杆的两端均与对应角板通过转动副连接；

相对的两个角板上的下连接轴线相互平行，相邻的两个角板上的下连接轴线相互平行。

所述第三主动链和所述被动链的两个远架杆的两端分别通过两个球铰链与相应支链近架杆和所述动平台连接，并且每条支链近架杆上的两个球铰链与动平台上与其相应的两个球铰链的中心连线平行，且中心距相等。

所述第一主动链和所述第二主动链的两个远架杆的两端分别通过两个球铰链与相应主动链近架杆和所述动平台连接，并且每条主动链的近架杆上的两个球铰链与动平台上与其相应的两个球铰链的中心连线平行，且中心距相等；在所述第一主动链和所述第二主动链的两个远架杆之间添加有与它们垂直固接的多个约束杆。

所述第一主动链和所述第二主动链两个远架杆的两端分别与与其对应的主动链近架杆和所述动平台通过转动副连接，并且每条主动链近架杆上的转动副轴线与动平台上与其相应的转动副轴线相互平行。

所述反向等比传动装置为外啮合齿轮组传动机构、交叉皮带轮传动机构和齿形带传动机构中的任意一种。

本发明具有的优点和积极效果是：在动平台增加局部自由度，通过第三主动链和被动链可以进行独立控制，使该机构能够实现多种构型，也可完成夹持和旋转操作，为实际应用提供了多种选择，扩大了机构实际应用范围，另外，第三主动链和被动链通过近架杆上的反向等比传动装置实现了对动平台的姿态约束和侧向运动的过约束，利用此机构特点，大大提高了机构的侧向刚度和动平台的姿态保持能力，同时亦可改善机构的运动精度，为此类机器人在实际应用中发挥更好的运动特性提供结构基础。

附图说明

图1和图2为本发明的不同角度的结构示意图；

图3为本发明中动平台的结构示意图。