[实用新型]一种具有三维转动的部分解耦球面并联机构

说明书

本实用新型涉及一种并联工作台与机器人关节的执行机构，具体是一种具有三维转动的部分解耦球面并联机构。包括定平台及三条相互连接并分别与定平台连接的运动支链，三条运动支链中包括两条结构相同的运动支链I和一条运动支链II；所述的运动支链I包括弧形杆I、滑块和弧形杆II，滑块与弧形杆II通过转动副R1连接，弧形杆II与定平台上的弧形杆I通过滑块连接，滑块能够沿着弧形杆I相对滑动，弧形杆II顶端与转动副R4相连；所述的运动支链II包括弧形杆III和弧形杆IV，弧形杆III和弧形杆IV通过转动副R3相互连接，弧形杆III与定平台通过转动副R2相连接，弧形杆IV顶端与转动副R4相连。本实用新型具有结构简单、便于制造、安装方便等特点。

技术领域

本实用新型涉及一种并联工作台与机器人关节的执行机构，具体是一种具有三维转动的部分解耦球面并联机构。

背景技术

并联机构与串联机构相比，具有刚度大、负载能力强、相应快、精度高等优点，在机械工业领域具有广泛的应用。目前三转动的并联机构在康复医疗、加工制造、自动化装备等领域应用较多，其可作为并联工作台以及机器人关节。但是现有球面并联机构存在结构复杂、不便于制造等缺点。本发明设计了一种在空间具有三维转动能力的部分解耦球面并联机构，该机构结构简单、部分解耦、便于制造、易于控制等优点。

专利(201110189957.1)公开了一种球面并联机构，结构为：由上动平台、下静平台及连接上动平台和下静平台的三条结构相同的支链组成，第一条支链上的圆弧形杆一和圆弧形杆二在一端以转动副二联接后，圆弧形杆一的另一端以转动副一和下静平台联接，圆弧形杆二的另一端以转动副三和连接杆联接；而连接杆的另一端又与圆弧形杆三的一端以转动副四联接，圆弧形杆三的另一端则以转动副五和上动平台联接；圆弧形杆一和圆弧形杆二上的三个转动副轴线必须相交于一点，而圆弧形杆三的二端的二个转动副轴线也必须相交于转动中心点。进一步，每条支链上与上动平台联接的圆弧形杆的二端的二个转动副，三条支链共六个转动副的轴线必须相交于转动中心点。此机构能够实现在空间内的三维转动，但是该机构每条支链所需转动副较多，不便于安装，耦合性强。

专利(201210445835.9)公开了一种具有对称结构且无伴随运动的并联机构，结构为：定、动两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支，每条活动分支均由一个与定平台相连的定平台移动副、一个与动平台相连的动平台移动副以及连接定平台移动副和动平台移动副的一个三自由度球面子链构成，该球面子链包含三个轴线汇交于一点的转动副，其交点为分支中心点；上述三条分支的中心点构成一个中间平面，上述定、动两平台关于该中间平面对称，上述定平台移动副和动平台移动副分别与定、动两平台倾斜布置。但该技术中每条支链中均具有二个移动副，导致承载能力不高。定、动两平台和连接这两平台的三条结构完全相同的活动分支，每条活动分支均由一个与定平台相连的定平台移动副、一个与动平台相连的动平台移动副以及连接定平台移动副和动平台移动副的一个三自由度球面子链构成。该机构能实现三自由度转动，但是每条支链上都有两个移动副，降低了该机构的负载能力。

专利(201620231506 .8)公布了一种大工作空间球面两转动并联机构，结构包括：定平台、动平台，连接动、定平台的四条运动支链。每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，下连杆与定平台通过转动副或球面副连接，上、中连杆通过转动副连接，中、下连杆通过转动副连接，上连杆与动平台通过转动副或球面副连接；四条运动支链之间通过四条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，另一端与中心连杆通过转动副连接。该机构能够实现空间内二维转动，但是支链过多，会造成安装与制造的困难。

另外，现有的球面并联机构的支链结构较为复杂，会造成制造及安装的困难，且存在耦合严重的情况。

发明内容

本实用新型为了解决上述问题，提供一种具有三维转动的部分解耦球面并联机构。