[发明专利]一种四自由度解耦并联机构

权利要求书

1.一种四自由度解耦并联机构，其特征在于：包括定平台（N）、动平台（M）、三条支链，三条支链由复杂支链Ⅲ、简单支链Ⅳ、简单支链Ⅴ组成；

所述定平台（N）、动平台（M）通过三条支链连接，三条支链的复合运动构成了动平台（M）的输出运动；

所述复杂支链Ⅲ对动平台（M）产生三维移动和一维转动的作用；

所述简单支链Ⅳ为能实现空间6自由度运动的串联链，不对动平台（M）运动产生约束；

所述简单支链Ⅴ为能实现空间6自由度运动的串联链，不对动平台（M）运动产生约束；

所述简单支链Ⅳ采用的结构与简单支链Ⅴ相同；

所述复杂支链Ⅲ、简单支链Ⅳ、简单支链Ⅴ一端的运动副分别与动平台（M）的三个角连接，复杂支链Ⅲ另一端两个分支、简单支链Ⅳ另一端、简单支链Ⅴ另一端的运动副分别与定平台（M）的四条边连接，复杂支链Ⅲ另一端两个分支的运动副连接的定平台（N）边为邻边且运动副位于边的中点并保持轴线相互垂直，简单支链Ⅳ另一端、简单支链Ⅴ另一端的运动副连接的定平台（N）另外两条边且运动副位于边的任意位置，三条支链不相交；

与动平台（M）的三个角连接的三条支链一端的运动副为：复杂支链Ⅲ的运动副为转动副，简单支链Ⅳ、简单支链Ⅴ的运动副为球副或虎克铰；作为驱动副的与定平台（N）四条边分别连接的复杂支链Ⅲ另一端两个分支、简单支链Ⅳ另一端、简单支链Ⅴ另一端的运动副为：复杂支链Ⅲ另一端两个分支的运动副为转动副或移动副，简单支链Ⅳ、简单支链Ⅴ的运动副为转动副或移动副；其中，简单支链Ⅳ的运动副为移动副时，满足该移动副所在定平台（N）边的对边上的运动副与该移动副轴线平行；简单支链Ⅴ的运动副为移动副时，满足该移动副所在定平台（N）边的对边上的运动副与该移动副轴线平行；

所述复杂支链Ⅲ由简单支链Ⅰ、复杂支链Ⅱ和第四连接杆（4）复合而成；简单支链Ⅰ一端的转动副R11与定平台（N）的边连接，简单支链Ⅰ另一端的转动副R14通过第四连接杆（4）与复杂支链Ⅱ的转动副R22连接，复杂支链Ⅱ一端的转动副R21与定平台（N）的边连接，复杂支链Ⅱ另一端的转动副R15与动平台（M）的角连接；其中转动副R11与转动副R21轴线垂直，转动副R14、转动副R22轴线平行，转动副R14轴线垂直于定平台（N），转动副R22和转动副R15轴线重合；

所述简单支链Ⅰ由转动副R11、转动副R12、转动副R13、转动副R14、第一连接杆（1）、第二连接杆（2）和第三连接杆（3）组成；其中，第一连接杆（1）一端通过转动副R11与定平台（N）相连，第一连接杆（1）另一端通过转动副R12与第二连接杆（2）一端相连，第二连接杆（2）另一端通过转动副R13与第三连接杆（3）一端相连，第三连接杆（3）另一端通过转动副R14与第四连接杆（4）一端相连；转动副R11、转动副R12、转动副R13的轴线平行，转动副R13与转动副R14轴线垂直；

所述复杂支链Ⅱ由转动副R21、由四个球副S1-S2-S3-S4构成的平行四边形机构、转动副R22、转动副R15、第五连接杆（5）、第六连接杆（6）、第七连接杆（7）组成；其中，第六连接杆（6）、第七连接杆（7）的一端分别焊接固定在平行四边形机构的两条对边中点上，第七连接杆（7）另一端通过转动副R21与定平台（N）相连，第六连接杆（6）另一端通过转动副R22与第五连接杆（5）一端连接，第五连接杆（5）另一端通过转动副R15与动平台（M）连接；第六连接杆（6）与其连接的平行四边形机构的边杆处于同一平面内，平行四边形机构另外两条边之间通过由转动副Ra、Rb构成的杆件连接；

所述简单支链Ⅳ的串联链为RSS结构，由转动副R31、球副S32、球副S33、第八连接杆（8）和第九连接杆（9）组成；球副S33能由虎克铰代替；其中，第九连接杆（9）一端通过球副S33与动平台（M）连接，第九连接杆（9）另一端通过球副S32与第八连接杆（8）一端连接，第八连接杆（8）另一端通过转动副R31与定平台（N）连接；

所述简单支链Ⅴ的串联链为RSS结构，由转动副R41、球副S42、球副S43、第十连接杆（10）、第十一连接杆（11）组成，作为驱动副的转动副R41有使用移动副代替，使得该支链为PSS结构，该机构的作用效果与RSS支链作用效果等价；其中，第十一连接杆（11）一端通过球副S43与动平台（M）连接，第十一连接杆（11）另一端通过球副S42与第十连接杆（10）一端连接，第十连接杆（10）另一端通过转动副R41与定平台（N）连接。