[发明专利]一种基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构

说明书

一种少输入阵列输出两转一移三自由度并联机构，其包括机架、PPP串联主动支链、n个3‑RRS被动并联机构以及与3‑RRS被动并联机构数量相等的中间连杆，3‑RRS并联机构的三条支链上端都是通过球副与输出动平台相连，下端通过转动副与机架相连，能够实现绕水平面上相垂直轴线转动以及沿竖直轴移动三个自由度；PPP串联主动链驱动中间平台，使得中间平台可以三维空间内实现任意方向平移，中间平台下端与PPP串联主动链输出件连接，上端与中间连杆固连，中间连杆上端通过球副与并联机构输出动平台连接，通过串联主动链实现对中间平台的驱动，中间平台通过n个中间连杆带动n个3‑RRS并联机构输出动平台的阵列输出。本发明大大提高了能源利用率和工作效率，在天线、娱乐设施等场合具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。

背景技术

一种少输入阵列输出两转一移三自由度的并联机构包含多个相同的输出构件而驱动只需添加少数几个，具有工作效率高等优点。1978年，Hunt首次提出把六自由度并联机构作为机器人操作器，由此拉开并联机器人研究的序幕，少自由度并联机构与6自由度机构相比，具有机械结构简单，制造和控制成本相对较低等优点。可是对于少自由度并联机构来说，自Hunt1983年提出第一个对称的三自由度3-RPS并联机构以后，研究进展的比较缓慢，二十余年综合的比较好的只有为数可数的几种。目前并联机构主要由多个驱动构件带动一个输出平台的运动，而少输入多输出的并联机构还十分少，该类并联机构能够通过少数几个输入实现多个输出工作效率大大提高，应用前景广阔。专利CN201610513689.7提出一种基于并联机构的单驱动一平移二旋转三维灌砂振实器，其主要功能是当主动链上施加一个往复驱动时，动平台能够同时实现沿Z轴的移动和绕X、Y轴的摆动，该专利所涉及的并联机构仅是实现了单输入同个平台的多维输出；专利CN104972453提出了一类具有多运动平台的并联机构，该类机构通用驱动副实现多运动平台的相同输出，而该专利所涉及机构运动平台数一般为两个，并不能实现很多运动平台的阵列输出；专利CN106965162A提出了一种单输入多相同转动输出的单自由度并联机构，通过一个移动平台的单输入实现多个输出构件的相同转动输出，大幅提高工作效率，该专利机构运动平台仅能实现单个自由度。然而，目前能够实现少输入多运动平台的多个自由度输出机构目前还尚未报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现多个并联机构的同步运动、提高能源利用率和工作效率的基于少输入阵列输出的两转一移三自由度并联机构。

本发明包括：机架、PPP串联主动链、中间平台、n个3-RRS被动并联机构以及与3-RRS被动并联机构数量相等的中间连杆，所述PPP串联主动支链包括三个移动副和三个串联连杆，其中第一移动副通过第一串联连杆与第二移动副连接，第一移动副可实现水平方向的前后移动，第二移动副通过第二串联连杆与第三移动副连接，第二移动副可实现水平方向的左右移动，第三移动副通过第三串联连杆与中间平台连接，第三移动副可实现竖直方向的上下移动，所述三个移动副串联后通过第三串联连杆与中间平台固联，能够实现中间平台在三维空间内任意方向上的平移；

所述3-RRS并联机构包括三条结构相同的RRS支链和输出动平台，每条RRS支链包括第一转动副、第二转动副、第一连杆、第二连杆和第一球副，其中第一连杆的一端通过第一转动副与机架连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆另一端通过第一球副与输出动平台连接，所述第一转动副和第二转动副的轴线平行；三条RRS支链的第一转动副呈正三角形均布在机架上，其任意两个转动副的轴线夹角为120°，三个第一球副呈正三角形均布在输出动平台上；

与3-RRS被动并联机构数量相等的中间连杆的一端分别通过第二球副与对应的3-RRS并联机构输出动平台的中心连接，每个输出动平台中心正下方的机架上设有通孔，该中间连杆的另一端穿过该通孔与中间平台连接；串联主动链实现对中间平台的驱动，中间平台通过中间连杆实现3-RRS并联机构的同步驱动，在整个机构运动过程中，实现了少输入阵列输出的同步运动。