[发明专利]一种具有大横向位移的二自由度并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种运动机构，尤其是一种具有大横向位移的二自由度并联机构。

背景技术

由于传统的手工作业在完成诸如包装、分拣、搬运等操作时，无论是精度、成本还是效率都很低，无法满足越来越大的市场需求，所以寻找可以代替人力作业的机器人就应运而生，与传统的手工作业相比，机器人作业具有高速度、高效率、高精度，不受环境影响且可持续工作等优点，因此，机器人代替人工成为了历史发展的必然选择，成为提高工业自动化程度和产品质量的必要途径，对于我国提高整体竞争力，特别是相对落后的工业领域具有划时代的意义，同时这也是我国实施科技兴国战略的重要目标。

与串联机器人相比，并联机器人采用闭环结构且驱动装置直接设置在机座上，所以具有刚度高、承载能力强、误差累积小、精度高及自身负荷比小等特点，特别适合工作空间范围小、精度高、工作速度高的场合，例如以下场合：

（1）在一个平面内完成高速往复运动；

（2）在与工作平面正交的方向做长（短）距步进或缓进运动。

由于多自由度的并联机器人存在运算复杂的难题，而少自由度并联机器人中二自由度并联机器人恰恰适合完成上述的运动，这给其应用和研究提供了巨大的空间。

在2001年Brogardh（布罗加尔）提出了一个2自由度移动并联机构，在移动副驱动和末端平台之间用一个平行四连杆相连，若用转动代替移动驱动，还能得到一个等效机构。在2008年的法国蒙彼利埃的一次关于并联机构未来研究方向的会议上，CEDRIC BARADAT（塞德里克·巴拉达特）又提出一个新型二自由度并联机器人。对现有专利检索发现，国内也对二自由度移动并联机构进行了不少研究。例如：CN1355087A提出一种仅含转动副的二自由度并联机器人机构，动平台通过两个分支与机架连接，两分链通过两个平行四边形机构实现动平台的平动，运动副全部为转动铰，结构简单可靠，制造成本低，具有高速、低成本、重量轻等优点；CN101224578A提出一种二自由度平移运动并联机构，采用虎克铰的运动实现空间约束，连杆不再受弯矩作用，改善了机构的受力状况，提高了机构的刚度；CN2741730Y提出了一种二自由度移动平面并联机构，具有高精度、结构简单、制造成本低、重量轻等优点；CN101804629A提出了一种交叉型二自由度移动并联机构，采用交叉型的连杆布置，具有更小的横向尺寸，且具有结构简单可靠，刚度高，制造成本低，易于控制等优点。对于上述并联机构来说，横向位移距离小是其最大的一个缺点，为满足更大的横向位移距离，必然使机构整体尺寸增加，这使制造成本及占地面积也大大增加。如何在同等尺寸条件下提高机构的横向位移距离，是发明设计的一个关键问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术存在的不足，提供一种具有大横向位移的二自由度并联机构，使得导轨的尺寸较小，在同等尺寸条件下具有较大的横向位移距离，而且结构简单可靠。

本发明采用的技术方案是：一种具有大横向位移的二自由度并联机构，由动平台、定平台以及连接动平台与定平台的支链构成，支链的一端与动平台铰接，另一端与定平台上的滑动副铰接，各铰接点的铰接轴线全部平行布置，滑动副的运动方向也相互平行，铰接轴线与滑动副的运动方向相互垂直，其特征在于，所述支链包括三个平行四边形机构，其中，定平台下侧的滑动副、第一连杆、第二连杆和第三连杆构成第一平行四边形机构，该第一平行四边形机构中所述滑动副与第二连杆平行；同时，所述第二连杆与布置在其右侧的第四连杆、所述动平台以及第五连杆构成第二平行四边形机构，该第二平行四边形机构中所述动平台与第二连杆平行，从而保证动平台与定平台始终平行；所述第一连杆、第四连杆与第六连杆、第七连杆构成第三平行四边形机构，该第三平行四边形机构中第一连杆与第六连杆平行，第四连杆与第七连杆平行，第七连杆的端部与定平台上侧的滑动副铰接。

所述第三平行四边形机构位于第一平行四边形机构的上侧；其中，第七连杆的一端与第一连杆的中点铰接，第七连杆另一端同时与定平台上侧的滑动副以及第六连杆的一端铰接，第六连杆的另一端与第四连杆的一端铰接，第四连杆的另一端与动平台的上端铰接，第四连杆的中点铰接着第一连杆的一端以及第二连杆的上端，第一连杆的另一端铰接在定平台下侧的滑动副上；

所述第一、第三、第四连杆等长，第五、第六、第七、第八连杆等长且长度为所述第一、第三、第四连杆的二分之一；第二连杆以及动平台的长度，与定平台下侧的滑动副上第一连杆和第三连杆的两铰接点之间的距离等长。