[发明专利]一种具有纯移动的微动3-UPU柔顺并联机构

说明书

本发明公开了一种具有纯移动的微动3‑UPU柔顺并联机构，它包括静平台、动平台和连接它们的三个UPU柔顺分支，各分支呈正三角对称分布，分支依次是柔性短杆、对称平行双板簧、柔性短杆串联连接；具有两个转动自由度的柔性短杆实现传统的刚性U副，具有一个移动自由度的对称平行双板簧实现刚性P副。各分支中的两个柔性短杆轴线和平行双板簧的对称轴线重合。由于机构都采用柔性铰链的变形来传递力或力矩，使得机构不仅具有良好的力学性能，还具有微分级别的定位精度。

技术领域

本发明涉及的是机构学应用技术领域，具体是一种具有纯移动的柔顺并联机构。

背景技术

柔顺机构是通过柔性单元传递力与运动的，其具有无间隙、无摩擦、免润滑以及少量装配甚至无需装配等特点，使得柔顺机构具有可微化、高精度以及成本低等优点，从而使得其在医疗设备、MEMS、微加工等高精密技术领域具有广泛的应用。并联机构具有机构刚度大、结构紧凑、承载能力强、工作空间小等特点。而柔顺并联机构可以较好的结合两者之间的优点，使得整体机构不仅具有良好的力学性能，还具有很高的定位精度。

发明内容

基于以上背景，本发明提出了一种具有纯移动的微动3-UPU柔顺并联机构，其具有x、y和z方向的三个移动自由度。该机构分支呈正三角形对称布置，结构紧凑、精度高并且具有很好的力学性能，其在航天技术、微电子系统、微创医疗等高精尖技术领域具有广泛的应用价值。

整体机构包含静平台、动平台和连接动静平台的三个支链，各支链呈正三角形对称布置，各分支由柔性短杆、对称平行双板簧、柔性短杆串联组成，其中柔性短杆具有两方向的转动自由度，相当于传统的U副，对称平行双板簧具有一个方向的移动自由度，相当于传统的P副。为了使机构具有x、y和z方向的三个移动自由度，机构各分支中两个柔性短杆轴线和对称平行双板簧的对称轴线重合。这种分支布置方式使得整体机构在空间中只有三个移动自由度。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益的效果：采用柔性铰链作为运动副，使得机构具有少装配、无摩擦、无间隙、免润滑等优点，并使得机构具有较高的精度。同时并联机构具有承载强、刚度大等优点，使得本发明在一定承载能力的基础还具有较高的精度。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1是本发明的总体结构示意图

图2是本发明的一个分支支链的结构示意图

图3是本发明的对称平行双板簧的结构示意图

图中：A是动平台、B是柔性短杆、C是刚性杆件、D是对称平行双板簧、E是刚性杆件、F是柔性短杆、G是静平台、3-1是柔性板簧、3-2是柔性板簧、3-3是刚性板、3-4是柔性板簧、3-5是柔性板簧、3-6是对称平面、3-7是对称轴线。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

一种具有纯移动的微动3-UPU柔顺并联机构，如图1、图2、图3所示。整体机构由动平台A、三条支链(图2)、静平台G组成，三条支链呈正三角形对称布置。三条支链构型相同，以其中一条支链为例，动平台A和刚性杆件C由柔性短杆B连接，并且柔性短杆B的轴线和刚性杆件C的轴线重合，刚性杆件C和刚性杆件E通过对称平行双板簧(图3)连接，刚性杆件C、刚性杆件E的轴线和对称平行双板簧(图3)的轴线3-7重合，刚性杆件E和静平台G通过柔性短杆F连接。

由于各分支中两柔性短杆的运动轴线所组成的平面相互平行，使得整体机构在运动时，具有x、y和z三个方向的移动自由度，其在航天科技、显微操作领域、微创医疗领域以及精密定位装置中具有良好的应用前景。