[实用新型]含过约束冗余驱动的三自由度并联式主轴头

说明书

本发明涉及一种含过约束冗余驱动的三自由度并联式主轴头，包括第一动平台、第二动平台、静平台、第一支链、第二支链、第三支链第四支链，第一动平台两端与静平台通过第二支链和第四支链连接，第二动平台两端与静平台通过第一支链和第三支链连接，第一动平台与第二动平台中部通过平台转动副连接，最终形成一个具有空间两转动一平动运动能力的并联机构；各个支链的结构完全相同，均包括转动副、移动副以及虎克铰，转动副固定安装在机架，转动副套设在移动副上并与移动副的滑动部相连接，虎克铰一端固定安装在移动副的固定部一端，虎克铰另一端与对应的动平台连接固定，本设计具有单一运动支链类型、无球关节、含过约束、冗余驱动及模块化程度高。

技术领域

本发明涉及一种含过约束冗余驱动的三自由度并联式主轴头。

背景技术

近年来，并联机器人凭借其结构简单、易于实现控制以及高刚度等优点，已然成为机器人领域的一大研究热点，特别是具有两转动一平动（2R1T）的三自由度并联机构。以2R1T并联机构为主体，串接具有两自由度x-y移动平台的混联设计方案大量涌现。在这些具有两转动一平动的并联机构中，相比于非冗余驱动并联机构，冗余驱动并联机构具有消除奇异点、提高机构刚度和灵巧度的优点。一般来说，并联机构具有两类冗余驱动：（1）在恰驱动并联操作头的被动关节上添加驱动输入，使被动关节变为主动关节；（2）添加一条或多条主动运动支链到恰驱动并联操作头上，但不改变原有机构自由度。从提高机构刚度性能的角度考虑，这类既能满足所需运动形式，又能提高机构性能的冗余驱动并联机构使研究者投入了大量心血。现有机构中，专利CN106965153中提出了一种驱动冗余的并联机床本体、专利CN107127738A中提出了刚柔混合线解耦变刚度的可重构冗余驱动广义并联机构。在这几类机构中，机构较为复杂，而且运动构件数较多，维护成本高，操作复杂、繁琐。

发明内容

本发明提出一种含过约束冗余驱动的三自由度并联式主轴头。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种含过约束冗余驱动的三自由度并联式主轴头，包括第一动平台、第二动平台、静平台、第一支链、第二支链、第三支链第四支链，第一动平台两端与静平台通过第二支链和第四支链连接，第二动平台两端与静平台通过第一支链和第三支链连接，第一动平台与第二动平台中部通过平台转动副连接，最终形成一个具有空间两转动一平动运动能力的并联机构；

各个支链的结构完全相同，均包括转动副、移动副以及虎克铰，转动副固定安装在机架，转动副套设在移动副上并与移动副的滑动部相连接，虎克铰一端固定安装在移动副的固定部一端，虎克铰另一端与对应的动平台连接固定。

进一步的，各个支链相对同一个轴线圆周均布的设置。

进一步的，各个支链的虎克铰包含第一转动轴线、第二转动轴线，第一转动轴线与第二转动轴线垂直相交，转动副的转动轴线与第二转动轴线互相平行，移动副的移动轴线与转动副的转动轴线相互垂直。

进一步的，第一支链的虎克铰的第一转动轴线与第三支链的虎克铰的第一转动轴线重合, 第一支链的转动副的转动轴线与第三支链的转动副的转动轴线互相平行，第二支链的虎克铰的第一转动轴线与第四支链的虎克铰的第一转动轴线重合, 第二支链的转动副的转动轴线与第四支链的转动副的转动轴线互相平行，平台转动副的转动轴线与第一支链的虎克铰的第一转动轴线垂直相交。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，操作高效，实现第一动平台、第二动平台相对静平台2R1T三自由度的运动输出，具有单一运动支链类型、无球关节、含过约束、冗余驱动及模块化程度高的结构特征，工作空间大、承载能力强、高刚度以及高精度不仅可以作为独立运动模块实现空间内两转动一平动的三自由度运动，亦可以2R1T三自由度并联式主轴头为主体，在高速、精密以及高刚度加工领域都有着广泛的应用前景。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例的构造示意图一。