[发明专利]一种具有弧形移动副的三自由度并联机构

说明书

本发明公开了一种具有弧形移动副的三自由度并联机构，其包括基座、动平台、约束杆以及三条相同的运动支链，约束杆连接动平台和基座，动平台相对约束杆具有三个转动方向的自由度；三条运动支链以约束杆为中心对称设置，每一运动支链包括丝杠组件和弧形移动副，丝杠组件设置于基座上，弧形移动副铰接至动平台，弧形移动副包括嵌套连接的下弧形连杆和上弧形连杆，下弧形连杆在丝杠组件的带动下沿丝杠组件的轴线方向做直线运动以及绕丝杠组件的轴线转动，进而使上弧形连杆沿下弧形连杆的弧形轨道移动，上弧形连杆的一端铰接至动平台。

技术领域

本发明涉及机器人设计制造技术领域，具体涉及一种具有弧形移动副的三自由度并联机构。

背景技术

并联机构通常由动平台和固定平台通过多条支链联结而成，自1938年首次提出并联机器人以来，因其具较大刚度、较强的承载能力、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等特点，广泛应用于社会的各个领域。目前，常见的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并联机器人。其中3自由度对称支链对称分布的并联机构研究最多，并且其应用机加工回转平台、康复设备、卫星定位设备、安装设备等领域。

如燕山大学高峰教授等人提出的一种具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构(CN101306534)，其具有典型的3-RRR型机构特征。实现绕固定中心做三个方向转动。

燕山大学黄真教授提出一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构(CN102962840)。其能够定、动平台中间对称平面内的任意一条轴或者任意一点连续转动，能有效的避免伴随运动的发生。

上海大学沈龙提出的一种球面三自由度并联机构天线结构系统(CN101924266)。其较一般的三自由度球型机构相比，具有较大的工作空间。

上海交通大学林荣富等人提出的具有弧形移动副的三自由度球面并联机构(CN104827463)。采用弧形移动副的形式来实现动平台绕弧形的中点做三个方向的转动。

上述机构普遍存在结构复杂、操作过程存在伴随动作等难以掌控控制精度等缺陷。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种运动支链结构简单可靠、便于控制的具有弧形移动副的三自由度并联机构。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种具有弧形移动副的三自由度并联机构，其包括基座、动平台、约束杆以及三条相同的运动支链，约束杆连接动平台和基座，约束杆与基座固定设置，动平台相对约束杆具有三个转动方向的自由度；三条运动支链以约束杆为中心对称设置，每一运动支链包括丝杠组件和弧形移动副，丝杠组件设置于基座上，弧形移动副铰接至动平台，弧形移动副包括嵌套连接的下弧形连杆和上弧形连杆，下弧形连杆在丝杠组件的带动下沿丝杠组件的轴线方向做直线运动以及绕丝杠组件的轴线转动，进而使上弧形连杆沿下弧形连杆的弧形轨道移动以及与下弧形连杆一起绕丝杠组件的轴线转动，上弧形连杆的一端铰接至动平台。

其中，丝杠组件包括电机、丝杠和套管，电机设置于基座上，丝杠连接至电机的输出轴，套管的内螺纹与丝杠的外螺纹配合，下弧形连杆的下端连接至套管。

其中，上弧形连杆与动平台采用十字万向铰链连接。

其中，下弧形连杆包括相互连接的弧形部分和直线部分，直线部分的下端连接至套管，弧形部分具有空管状特征，上弧形连杆嵌套至下弧形连杆中。

其中，下弧形连杆的下端与套管采用销轴连接。

其中，约束杆的底端固定至固定平台，顶端采用球铰副与动平台连接。