[发明专利]一种运动模式可变的二自由度并联机械手腕

摘要

本发明公开了一种运动模式可变的二自由度并联机械手腕，可实现具有球面纯滚性质的二自由度转动与具有球面平移性质的二自由度移动之间的模式转换；包括固定基座、运动平台和运动支链。固定基座与运动平台结构相同，运动支链包括三种不同类型的运动支链；固定基座与运动平台有空间结构和平面结构两种形式；类型不同的运动支链和固定基座、运动平台可以组成六种可二维转动与二维移动模式变换的并联机构，一种具有球面纯滚动性质的二自由度并联转动机构，两种具有球面平移性质的二自由度并联移动机构。本发明的优点为：运动模式可变，同一种构型下，并联机械手腕可在二维转动与二维平移间转换，机构刚度大，承载能力强，动平台运动空间大。

主权项

一种运动模式可变的二自由度并联机械手腕，其特征在于：包括固定基座，运动平台以及三条条运动支链；所述固定基座为三个定轴构成，三个定轴的轴线交于一点N，且相邻定轴轴线间的夹角相等；三个定轴的另一端为转动端，分别与三条运动支链相连形成转动副；所述运动平台为三个动轴构成，三个动轴轴线交于一点M，且相邻动轴轴线间的夹角相等；三个动轴的另一端为转动端，分别与三条运动支链相连形成转动副；其中，固定基座和运动平台分别位于上下位置，通过轴向均布的三条运动支链相连。上述固定基座与运动平台中，令三个定轴和三个动轴与线段MN间的夹角均为θ，当0＜θ＜90°时，三个定轴均朝下倾斜；三个动轴均朝上倾斜设置；此时，固定基座与运动平台均为空间结构；当θ＝90°时，三个定轴在同一平面上；三个动轴在同一平面上；此时，固定基座与运动平台均为平面结构；所述运动支链包括上连杆、中连杆和下连杆；其中，上连杆和下连杆均为弧形杆，两端均开有贯穿杆件内外两侧的转动副连接孔，且上连杆和下连杆上的转动副连接孔轴线分别与上连杆、下连杆轴线相交且垂直；中连杆两端外侧设计有连接轴，连接轴的轴线垂直于中连杆且相互平行；下连杆一端转动副连接孔与中间连杆另一端的连接轴构成转动副；上述下连杆一端转动副连接孔与固定基座中的定轴转动副连接，构成转动副；下连杆另一端转动副连接孔与中连杆另一端连接轴相连，形成转动副；上连杆一端转动副连接孔与运动平台的动轴连接端相连，形成转动副；上连杆另一端转动副连接孔与中连杆一端的连接轴相连，形成转动副；上述结构运动支链可具有三种构型，具体为：构型A：上连杆与下连杆均位于中连杆同侧；构型B：上连杆位于中连杆左侧，下连杆位于中连杆右侧；构型C：上连杆位于中连杆右侧，下连杆位于中连杆左侧；上述固定基座和运动平台同时采用空间结构或平面结构，分别位于上下位置，通过上述3种构型运动支链相连；且需满足：a、下连杆和固定基座间的转动副转动轴线，与下连杆和中连杆间的转动副转动轴线垂直交于点B；b、上连杆和运动平台间的转动副转动轴线，与上连杆和中连杆间的转动副转动轴线垂直交于点A；c、上连杆和中连杆间的转动副转动轴线，与下连杆和中连杆间的转动副转动轴线平行；d、三条运动支链与固定基座与运动平台连接后，点B与固定基座中心点重合，点A与运动平台中心点重合。