[发明专利]一种空间两转一移三自由度并联机构

说明书

本发明公开了一种空间两转一移三自由度并联机构，包括定平台、动平台和位于动平台和定平台之间的三条运动支链，动平台呈板状机构，动平台底部通过三个相隔120°均匀布置的球铰连接三条运动支链的活动端，三条运动支链的固定端固定在定平台上，三条运动支链在定平台上相隔120°均匀布置；运动支链包括底部支座、驱动电机、丝杆、滑块、滑动杆和旋转杆，驱动电机固定在底部支座上且驱动电机的一端连接丝杆的一端，滑块套装在丝杆上，滑动杆的下端固定在丝杆上，滑动杆的上端通过转动副与旋转杆的下端连接，滑动杆的上端与动平台的底面通过球铰连接；本发明包含三条主动运动支链，具有结构简单、刚度大、稳定性好以及运动平稳等优点。

技术领域

本发明涉及三自由度并联机构领域，更具体的说，尤其涉及一种空间两转一移三自由度并联机构。

背景技术

并联机构为空间多自由度形式，主要特点是通过两条及以上的分支链连接定平台和动平台，形成多闭环结构。与串联机构相比，并联机构具有更大的结构刚度和承载力、更高的定位精度和更易于实现控制等优点，所以并联机器人被广泛应用于工业制造和食品包装等领域。由于很多领域的工业机器人不需要6个自由度即可完成任务，因此，对少自由度并联机器人的需求量更大。其中，三自由度并联机器人是目前研究和应用最多的少自由度并联机构。专利CN111496765A公开了一种两转一移三自由度并联机构，三条支链包括移动副P、转动副R和万向节U，由于万向节只有两个方向的自由度，该机构不能实现X、Y方向的混合运动。专利CN111496766A公开了一种基于电动缸的三自由度并联机构，能够实现两个转动和一个移动自由度，但由于电动机安装在支链上增加支链重量，在运动过程中会增加机构运动惯性力因而会降低机构运动精度。专利CN110815187A公开了一种三自由度并联机构，通过利用柔性驱动链驱动，利用三关节活动组件、四关节活动组件和多个回转驱动组件，结构复杂运动学求解困难。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提出了一种空间两转一移三自由度并联机构，该机构具有结构简单运动学易于求解、运动惯性力小、能够实现X、Y方向的混合运动并且各自由度单独运动可实现解耦降低了控制难度。该机构具有绕X、Y轴的转动以及沿着Z轴的移动三个自由度，三条支链均倾斜与定平台，且倾斜角度及杆长可以调整设计能够实应更多的工作需求；该机构的驱动装置电动机固定在定平台能够减轻支链的负重，因此可以减小机构运动时的惯性力能够使机构运动的更加平顺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种空间两转一移三自由度并联机构，包括定平台、动平台和位于动平台和定平台之间的三条运动支链，所述动平台呈板状机构，动平台底部通过三个相隔120°均匀布置的球铰连接三条运动支链的活动端，三条运动支链的固定端固定在定平台上，三条运动支链在定平台上相隔120°均匀布置；

所述运动支链包括底部支座、驱动电机、丝杆、滑块、滑动杆和旋转杆，所述底部支座的底面固定在定平台上，底部支座的上表面为与定平台上表面呈20～60°夹角的倾斜面，丝杆平行于底部支座的上表面且丝杆的两端支撑在底部支座上，驱动电机固定在底部支座上且驱动电机的一端连接丝杆的一端，滑块套装在丝杆上，所述滑动杆的下端固定在丝杆上，滑动杆的上端通过转动副与旋转杆的下端连接，滑动杆的上端与动平台的底面通过球铰连接；驱动电机工作时驱动滑块和滑动杆组成的整体沿着丝杆直线运动。

本机构的主动副为驱动电机、丝杆、滑块和滑动杆组成的移动副，被动福为滑动杆和旋转杆组成的旋转副以及旋转杆和动平台组成的球铰副，驱动电机通过丝杆将旋转运动转化为滑动的移动运动，三个滑块沿着斜坡运动可以使并联机构绕X、Y轴转动和沿着Z轴移动，实现三个自由度运动。