[发明专利]一种长臂复合驱动六自由度并联机构

说明书

一种长臂复合驱动六自由度并联机构。其包括基座、近端驱动器和远端执行器；基座包括三个第一铰接支座、三个第二铰接支座和底板；远端执行器包括长臂操纵杆、球铰和动平台；本发明优点：该并联机构具有六个自由度，可快速良好的适应不同加工情况。该机构的操纵杆采用刚性长杆，可以大幅摆动，使动平台具有较大的工作空间，弥补并联机构工作空间狭小的缺陷。该机构采用特殊的变形虎克铰设计，并在并联机构的底板上装有倾斜的铰接支座，该设计可以很好地改善了伸缩杆受力情况且增加了机构的稳定性。该并联机构有三组完全相同的驱动支链，可大大减小生产成本。

技术领域

本发明属于并联机构技术领域，特别是涉及一种长臂复合驱动六自由度并联机构。

背景技术

蒙皮是飞机的主要承力件，属于空间复杂自由曲面，在飞行过程中，容易受到空气的腐蚀和摩擦而出现受损，从而危害飞机的飞行安全。因此，为了保证飞机的飞行安全，需要及时对飞机蒙皮进行包括打磨在内的维护工作。

蒙皮的打磨工作目前依然主要依靠人工，存在着打磨效率低、精度差、成本高等问题，急需开发基于机器人的自动化打磨设备，以代替人工作业。并联机构具有良好的性能，能够较好地替代人工进行飞机蒙皮的打磨工作，可以稳定持续工作，有效提升蒙皮打磨的速度和精度，减少飞机的维护成本，具有极大的经济价值。为此，中国发明专利公开号CN202010188841.5中公开了一种六自由度并联机构，并采用复合驱动方式，但是该机构的缺点是工作空间、各向同性、伸缩杆受力等性能较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种长臂复合驱动六自由度并联机构。

为了达到上述目的，本发明提供的长臂复合驱动六自由度并联机构包括基座、近端驱动器和远端执行器；

其中，所述基座包括三个第一铰接支座、三个第二铰接支座和底板；三个第一铰接支座按照中心对称方式安装在底板的顶面外侧部位；三个第二铰接支座按照中心对称方式安装在底板的顶面内侧部位；第一铰接支座和第二铰接支座的顶面为相对于底板的顶面呈倾斜状态的倾斜面，每一个第一铰接支座和一个第二铰接支座为一对且关于对称点中心对称，三个对称点组成正三角形，且正三角形的中心与底板的中心重合；

所述近端驱动器包括结构相同且分别安装在一对第一铰接支座和第二铰接支座的第一支链、第二支链和第三支链；每个支链包括电机、伸缩缸、底座和变形虎克铰；两个底座的下端分别铰接在第一铰接支座和第二铰接支座上，由此分别组成第一转动副和第二转动副，并且第一转动副的转动轴线与第一铰接支座的倾斜面平行，第二转动副的转动轴线与第二铰接支座的倾斜面平行；每个底座上同时安装一台电机和一个伸缩缸，电机的输出端与伸缩缸上的推杆内端相连接；变形虎克铰包括一根长轴和一根短轴；其中长轴包括中间圆轴和两根半长轴，两根半长轴的一端分别连接在中间圆轴的两端且两根半长轴的轴线间具有夹度；短轴包括轴座和两根半短轴，两根半短轴的一端分别连接在轴座的两侧面上，并且轴座中部沿垂直于半短轴的轴线方向形成有一个中心圆孔，中心圆孔以转动的方式套在长轴的中间圆轴上而组成第五转动副；两根半长轴分别铰接在两个伸缩缸上的推杆外端，由此分别组成第三转动副和第四转动副，两根半长轴的轴线分别与第一转动副和第二转动副的转动轴线平行；

所述远端执行器包括长臂操纵杆、球铰和动平台；其中三根长臂操纵杆的上端分别通过一个球铰按照中心对称方式间隔连接在动平台的底面上，下端分别与三个支链上的短轴铰接而组成第六转动副，并且第六转动副的转动轴线与短轴的轴线重合。

所述底板为正三角形板状结构；第一铰接支座与第二铰接支座的结构相同。

所述变形虎克铰上两根半长轴的轴线间夹度为150°

所述长臂操纵杆采用刚性长杆。

所述动平台为正三角形板状结构。

本发明提供的长臂复合驱动六自由度并联机构具有如下优点：