[发明专利]具有可大角度扭转动平台和复合支链的四自由度并联机构

说明书

一种具有可大角度扭转动平台和复合支链的四自由度并联机构。其包括定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链，具有两平动两转动的自由度。本发明优点：首先，采用丝杠和电推杆复合支链的构型方式，在保证机构所需的自由度的到满足的同时，减少了机构的支链数，降低各支链之间的相互干涉，增大了机构的工作空间。其次，采用中间镂空的动平台结构，配合动平台上的双转动配件，在各支链的相互运动下，可实现动平台超过180度的大角度扭转。最后，有两条支链的结构完全相同，且结构简单，降低了制造加工难度的同时节省了制造成本。

技术领域

本发明属于并联机构技术领域，特别是涉及一种具有可大角度扭转动平台和复合支链的四自由度并联机构。

背景技术

并联机构是由多个运动支链在动平台和定平台之间并联而构成的多自由度机构。并联机构因具有刚度大、承载能力强、误差叠加少、运动精度高和控制简单等优点，已被广泛应用在数控加工中心、运动模拟器、触觉装置、微纳操作手等领域。

并联机构相对于串联结构而言，一个主要缺点是并联机构的工作空间，特别是转动自由度的范围受限制。复合支链是将两个或多个驱动电机布置在同一条支链上，当其应用到并联机构中，具有可以有效减少支链数量，简化机构整体结构，减少支链间的相互干涉，增大工作空间范围等优点。具有复合支链的并联机构可以显著提高运动性能，具有极大应用前景。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有可大角度扭转动平台和复合支链的四自由度并联机构。

为了达到上述目的，本发明提供的具有可大角度扭转动平台和复合支链的四自由度并联机构包括定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链；

其中，定平台包括底板和两个第二转动支座；两个第二转动支座分别固定在定平台的上表面两侧中间部位，并且中心轴线垂直于底板的上表面；

动平台包括台板、两个球铰支座和一个第二双转动配件；其中台板的一侧边中部安装有一个第二双转动配件，与安装第二双转动配件的侧边相垂直的两个侧面上远离第二双转动配件的一端分别安装有一个球铰支座；第二双转动配件与台板相配合而构成第三转动副，第三转动副的回转轴线平行于两个球铰支座的中心连线方向，台板能够绕第二转动配件的回转轴线大角度扭转；

第一支链和第二支链的结构完全相同，均包括第一双转动配件、第一电推杆和球铰；第一电推杆的一端通过球铰与动平台上的一个球铰支座相连接而构成球副；第一双转动配件的一端与第一电推杆的另一端相连接而构成第一转动副，第一转动副的回转轴线平行于底板的上表面，第一双转动配件的另一端与定平台上的一个第二转动支座相连接而构成第二转动副，第二转动副的回转轴线垂直于第一转动副的回转轴线；第一电推杆能够在自身第一电机的驱动下进行伸缩运动；

第三支链为复合支链，包括直线移动组件、直线驱动组件、第二电推杆和第四转动支座；直线移动组件包括下底板、连接板、两条导轨和两个滑块；下底板固定在定平台的上表面中部；导轨为直线导轨，两条导轨对称固定在下底板的上表面两侧部位，并且延伸方向与定平台上两个第二转动支座的中心连线方向垂直；两个滑块分别以移动的方式安装在两条导轨上；连接板的底面同时连接在两个滑块的上表面上；直线驱动组件包括第二电机、丝杠以及丝杠螺母；第二电机固定在下底板的一端上表面上，输出轴连接丝杠的一端，并且丝杠平行于导轨；丝杠螺母螺纹连接在丝杠上且上端同时固定在连接板的底面上；第二电机驱动丝杠旋转，并通过丝杠螺母带动连接板与滑块沿导轨移动；第二电推杆的前端安装有一个第四转动支座，通过第四转动支座与动平台上的第二双转动配件连接而构成第四转动副，第四转动副的回转轴线与第三转动副的回转轴线垂直；第二电推杆的后端固接在连接板的上表面；第二电推杆的伸缩是通过自身的第三电机来驱动的；第三支链Ⅲ包括第二电机和第三电机两个驱动电机，由两个驱动电机构成复合支链。

所述的底板为长方形板状结构。

所述的台板为方框形板状结构，中部形成有减重孔。