[实用新型]部分解耦的冗余驱动四自由度并联机构

说明书

一种部分解耦的冗余驱动四自由度并联机构，包括动平台，动平台上连接有一对混合分支和单独设置的串联分支，混合分支关于动平台左右对称设置，串联分支位于混合分支之间。本实用新型提出的并联机构可以由五个移动副驱动，控制动平台执行两移动两转动运动，具有承载能力高、运动学模型简单、奇异位形少、工作空间大等优点，可用于运动模拟领域。

技术领域

本实用新型涉及机械结构领域，尤其涉及一种并联机构，具体是一种部分解耦的冗余驱动四自由度并联机构。

背景技术

并联机构具有刚度好、精度高、动态特性好等优点，因此在运动模拟、天线调姿、机械加工领域具有很好的应用前景。少自由度并联机构结构简单，制造成本低，驱动耗能少，相较于六自由度并联机构更具有应用优势，而能输出两移动两转动运动的四自由度并联机构是其中重要的一类。

并联机构由于多分支间的耦合，运动学模型复杂，特别是运动学正解难以求解，增加了其控制难度。另一方面，并联机构存在内部奇异，将工作空间割裂开来，大大限制了并联机构的运动能力。在实际应用中，并联机构的运动学模型应尽量简单，最好是具有解耦的特点，以保证控制的实时性。同时，并联机构的非奇异工作空间应能满足任务需要。现有的两转两移并联机构公布专利如专利号CN105904441A、CN208826619 U等技术方案中，运动学模型复杂、内部奇异多，限制了其在现代生产领域的应用。因此，提出一种运动学模型简单、工作空间奇异少的四自由度并联机构很有必要。

实用新型内容

本实用新型要解决上述现有技术存在的问题，提供一种部分解耦的冗余驱动四自由度并联机构，解决目前六自由度并联机构结构控制复杂不利于控制的问题。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种部分解耦的冗余驱动四自由度并联机构，包括动平台，动平台上连接有一对混合分支和单独设置的串联分支，混合分支关于动平台左右对称设置，串联分支位于混合分支之间，混合分支包含有移动副导轨、第一移动副滑块、第一转动副、第一连杆、虎克铰、第二移动副滑块、第二转动副、第二连杆，第一移动副滑块、第二移动副滑块分别滑动连接在移动副导轨上形成第一移动副和第二移动副，第一连杆、第二连杆分别通过第一转动副和第二转动副与第一移动副滑块、第二移动副滑块对应相连；第一连杆和第二连杆会合转动连接到虎克铰的第一转动轴上；虎克铰的第二转动轴与动平台相连。

串联分支包括有固定在机架上的安装座、第一球副、第三连杆、第四连杆、第二球副，第三连杆通过第一球副连接到安装座上，第三连杆与第四连杆伸缩配合连接形成第三移动副，第四连杆通过第二球副连接到动平台上。第三连杆与第四连杆伸缩配合形成第三移动副的运动，使动平台运动。

作为本实用新型的进一步改进，左右两侧移动副导轨相互平行设置，左右两侧第一转动副的转动轴线相互平行，左右两侧虎克铰的第二转动轴为位于动平台上的同一转轴。每这样设置后，第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆转动平面和移动副导轨轴线平面重合，即连杆上下移动平面和转动平面在同一平面上，能有效保证各个连杆运动过程中移动和转动的流畅性。

作为本实用新型的进一步改进，第一转动副轴线、第二转动副轴线均平行于虎克铰的第一转动轴且与移动副导轨垂直。第一移动副和第二移动副沿移动副导轨移动的过程中，带动第一连杆、第二连杆运动，实现动平台竖直和水平方向上的移动。

本实用新型有益的效果是：本实用新型提出的并联机构可以由五个移动副驱动，控制动平台执行两移动两转动运动，具有承载能力高、运动学模型简单、奇异位形少、工作空间大等优点，可用于运动模拟领域。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记说明：动平台1，移动副导轨2，第一移动副滑块3，第一转动副4，第一连杆5，虎克铰6，第二移动副滑块7，第二转动副8，第二连杆9，安装座10，第一球副11，第三连杆12，第四连杆13，第二球副14。