[实用新型]一种无牵连运动的1T2R并联机构

说明书

本实用新型提供了一种无牵连运动的1T2R并联机构，其在使用时无牵连运动同时运动具有三角化解耦特性。其包括定平台、动平台和用于连接定平台和动平台的支链一、支链二和支链三，支链一包括移动副一、万向副一；支链二包括移动副二、转动副一、万向副二；支链三包括移动副三、转动副二、万向副三、转动副三。并联机构的输出运动类型为PU类，其转动中心不存在x、y方向的牵连运动，且其运动具有三角化解耦特性。该机构可作为并联机器人或机械手的执行机构，实现两维转动和一维移动三自由度抓取或其他操作。

技术领域

本实用新型涉及并联机器人技术领域，具体为一种无牵连运动的1T2R并联机构。

背景技术

近年来，PU类1T2R少自由度并联机构，已经在多轴加工机床、坐标测量机、运动模拟器、微操作机械手等方面得到了实际应用。其中应用最为广泛的3-RPS并联机构，及与其同类异型的3-RRS、3-PPS、3-PRS(Z3主轴头)，由于其两条转轴间的几何关系具有时变性质，会导致动平台的转动中心发生x和y方向的牵连运动，即机构动平台转动时会引起被约束的两个移动自由度的小幅度运动。

尽管牵连运动的幅度较小，但对PU类并联的性能有重要影响，不仅使机构的运动学变得复杂，也增加了控制和标定的难度。例如：以3-PRS并联机构为基础的望远镜次级调焦装置，x、y方向的牵连运动会使望远镜光轴偏斜，造成成像畸变，且由于牵连运动是该机构的固有特性，无法通过自身的控制系统来补偿；以Z3主轴头(3-PRS)为核心功能部件搭建的Ecospeed五轴加工中心，虽然牵连运动可以通过增加的两轴移动进行补偿，但这样使机构数学模型更复杂，限制了终端精度。此外，由于并联机构输入与输出间的耦合性，其运动学正解、动力学分析相较于串联机构，求解十分复杂，而强耦合性也使并联机构的控制与轨迹规划变得困难，具有解耦特性的并联机构更能满足工程实际需要，具有广泛的应用前景。避免牵连运动，同时保证机构的解耦特性，是设计新型PU类并联机构的关键问题。

现有的PU类1T2R并联机构如CN201625978U、CN208614774U；前者虽然无牵连运动，且实现了机构的三角化解耦，但由于采用了球铰，不仅限制了机构的转角，也增加了加工制造的难度；后者虽然未使用球铰，但机构仍存在一个方向上的牵连运动，影响机构的精度。因此避免牵连运动，同时保证机构的解耦特性，是设计新型PU类并联机构的关键问题。

实用新型内容

针对现有的并联机构存在牵连运动、机构耦合性强，运动不易控制问题，本实用新型提供了一种无牵连运动的1T2R并联机构，其在使用时无牵连运动同时运动具有三角化解耦特性。

其技术方案是这样的：一种无牵连运动的1T2R并联机构，其包括定平台、动平台和用于连接所述定平台和所述动平台的支链一、支链二和支链三，其特征在于：所述支链一包括移动副一、万向副一，所述移动副一与所述定平台连接，所述万向副一与所述动平台连接，所述移动副一通过连杆一与所述万向副一的连接轴一连接，所述移动副一的中心线与所述连接轴一的轴线垂直；

所述支链二包括移动副二、转动副一、万向副二，所述移动副二与所述定平台连接，所述万向副二与所述动平台连接，所述移动副二通过连杆二与所述转动副一连接，所述转动副一通过连杆三与所述万向副二的连接轴二连接，所述移动副二的中心线与所述转动副一的转动轴线垂直，所述转动副的转动轴线与所述连接轴二的轴线平行；

所述支链三包括移动副三、转动副二、万向副三、转动副三，所述移动副三与所述定平台连接，所述转动副三与所述动平台连接，所述移动副三通过连杆四与所述转动副二连接，所述转动副二通过连杆五与所述万向副三的连接轴三连接，所述万向副三的连接轴四通过连杆六与所述转动副三连接，所述移动副三的中心线与所述转动副二的转动轴线垂直，所述转动副二的转动轴线与所述连接轴三的轴线平行，所述连接轴四的轴线与所述转动副三的转动轴线平行，所述转动副三的转动轴线与所述动平台所在的平面平行；