[发明专利]一种应用于力反馈设备的新型六自由度混联机构

摘要

一种应用于力反馈设备的新型六自由度混联机构，其特征在于：它是由并联机构部分和串联机构部分组成；该并联机构部分的静平台固定在地面上，该串联机构部分固定在动平台上，转动副六的轴线在动平台所确定的平面内或平面外且始终与动平台较长杆所在直线平行；本发明具有六个运动自由度，能够满足大转动工作空间的任务要求；它可使力反馈设备具有大输出力和高虚拟刚度的性能；结构简单，工艺性好，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种应用于力反馈设备的新型六自由度混联机构，其特征在于：它是由并联机构部分(1)和串联机构部分(2)组成；该并联机构部分(1)的静平台(3)固定在地面上，该串联机构部分(2)固定在动平台(10)上，转动副六(R6)的轴线在动平台(10)所确定的平面内及平面外且始终与动平台(10)较长杆所在直线平行；所述并联机构部分(1)包括第一支链(I)、第二支链(II)、第三支链(III)、静平台(3)和动平台(10)；该动平台(10)通过第一支链(I)、第二支链(II)和第三支链(III)连接到静平台(3),第一支链(I)和第二支链(II)靠前对称布置，第三支链(III)靠后布置；转动副一(R1)的轴线平行于转动副二(R2)的轴线，转动副三(R3)的轴线同时垂直于转动副一(R1)和转动副二(R2)的轴线；左连杆一(4)和右连杆一(6)在同一平面内；该第一支链(I)的组成包括：左连杆一(4)、左连杆二(5)、转动副一(R1)、球副一(S1)和球副二(S2)；该左连杆一(4)通过转动副一(R1)与静平台(3)连接，该左连杆一(4)和左连杆二(5)通过球副一(S1)相互连接，该左连杆二(5)通过球副二(S2)与动平台(10)连接；该左连杆一(4)是直杆，一端为转动副一(R1)，另一端为球副一(S1)；该左连杆二(5)是直杆，一端为球副一(S1)，另一端为球副二(S2)；该转动副一(R1)是驱动副，用于安装驱动电机；该球副一(S1)是被动副，将左连杆一(4)和左连杆二(5)连接在一起；该球副二(S2)是被动副，将左连杆二(5)与动平台(10)连接；该第二支链(II)的组成包括：右连杆一(6)、右连杆二(7)、转动副二(R2)、球副三(S3)和球副四(S4)；该右连杆一(6)通过转动副二(R2)与静平台(3)连接，该右连杆一(6)和右连杆二(7)通过球副三(S3)相互连接，该右连杆二(7)通过球副四(S4)与动平台(10)连接；该右连杆一(6)和右连杆二(7)均是直杆，该转动副二(R2)是驱动副，该球副三(S3)和球副四(S4)为被动副；该右连杆一(6)是直杆，一端为转动副二(R2)，另一端为球副三(S3)；该右连杆二(7)是直杆，一端为球副三(S3)，另一端为球副四(S4)；该转动副二(R2)是驱动副，用于安装驱动电机；该球副三(S3)是被动副，将右连杆一(6)和右连杆二(7)连接在一起；该球副四(S4)是被动副，将右连杆二(7)与动平台(10)连接；该第三支链(III)的组成包括：后连杆(8)、十字轴(9)、转动副三(R3)、转动副四(R4)和转动副五(R5)；该后连杆(8)通过转动副三(R3)与静平台(3)连接，该十字轴(9)与后连杆(8)通过转动副四(R4)相互连接，该十字轴(9)与动平台(10)通过转动副五(R5)相互连接；该转动副三(R3)轴线与转动副四(R4)轴线相互平行，该转动副四(R4)轴线与转动副五(R5)轴线相互垂直，该转动副四(R4)和转动副五(R5)等价于一个万向节；该后连杆(8)是直杆，一端为转动副三(R3)，另一端为转动副四(R4)；该十字轴(9)是十字形，转动副四(R4)和转动副五(R5)均在该十字轴(9)上；该转动副三(R3)是驱动副，用于安装驱动电机；该转动副四(R4)是被动副，将十字轴(9)和后连杆(8)连接在一起；该转动副五(R5)是被动副，将十字轴(9)与动平台(10)连接；该动平台(10)基本形状为十字形，分为长杆和短杆两部分，短杆和长杆固连在一起；短杆的两端通过球副二(S2)和球副四(S4)分别与左连杆二(5)和右连杆二(7)连接；长杆的一端通过转动副五(R5)与十字轴(9)连接，另一端与串联机构部分(2)连接；该静平台(3)基本形状为等腰三角形；转动副三(R3)在由静平台(3)确定的平面上方或在平面内，转动副三(R3)在静平台(3)上的投影点到转动副一(R1)和转动副二(R2)的距离相同；所述串联机构部分(2)包括：连杆一(11)、连杆二(12)、操作末端(13)、转动副六(R6)、转动副七(R7)和转动副八(R8)；该连杆一(11)通过转动副六(R6)与动平台(10)连接，该连杆二(12)与连杆一(11)通过转动副七(R7)连接，该操作末端(13)通过转动副八(R8)与连杆二(12)连接；该转动副六(R6)、转动副七(R7)和转动副八(R8)的轴线相交于一点P；该连杆一(11)是U字形，用于提高机械刚度；该连杆二(12)的两端为转动副七(R7)，中间为转动副八(R8)；该操作末端(13)的一端为转动副八(R8)，连接到连杆二(12)上；该转动副六(R6)是被动副，连接连杆一(11)和动平台(10)；该转动副七(R7)是被动副，连接连杆一(11)和连杆二(12)；该转动副八(R8)是被动副，连接连杆二(12)和操作末端(13)。