[发明专利]一种三自由度定位机构及其多自由度混联机械手

摘要

本发明公开了一种三自由度混联机械手，包括基座、动平台和末端执行器，所述基座与末端执行器之间设有并联部分和串联部分，并联部分由设置在基座和动平台之间的三条结构相同的支链构成，串联部分由三个平行四边形机构构成；所述并联部分中的每条支链通过驱动电机带动滑块与基座相对移动，为动平台提供三个平动自由度输入。动平台与串联部分中的杆件虎克铰接，将动平台的三自由度运动转化为末端执行器的二维平动和绕基座的一维转动，实现空间三自由度定位。本发明中采用串并混联拓扑结构，其结构紧凑，减小了运动部件质量，增大了工作空间，提高了运动精度，易实现高速运动，是一种轻惯量、高功率密度的可实现高速运动的三自由度混联机械手。

主权项

一种三自由度定位机构,包括基座(1)和动平台(9)，其特征在于，所述基座(1)与动平台(9)之间设有三条结构相同的支链，所述支链包括自基座(1)至动平台(9)依次相连的滑块(2)、下虎克铰(3)、架杆(4)和上虎克铰(5)；所述滑块(2)与所述基座(1)通过移动副连接，所述下虎克铰(3)和上虎克铰(5)的结构相同，均由内单叉(6)、十字轴(7)和外单叉(8)组成；所述内单叉(6)和外单叉(8)均与所述十字轴(7)转动连接；所述下虎克铰(3)中的外单叉(8)与所述滑块(2)固接；所述上虎克铰(5)中的外单叉(8)与所述动平台(9)固接；所述架杆(4)的两端与上虎克铰(5)中的内单叉(6)和下虎克铰(3)中的内单叉(6)转动连接，所述滑块(2)与基座(1)之间的相对移动为所述动平台(9)提供三个平动自由度驱动输入；所述动平台(9)虎克铰接第一连杆(10)，所述第一连杆(10)与第二连杆(11)和第三连杆(14)的一端转动连接，所述第二连杆(11)的另一端通过转动副A与第五连杆(13)的一端连接；所述第三连杆(14)上的一点和第五连杆(13)的另一端通过转动副B转动连接；连接后的所述第一连杆(10)、第二连杆(11)、第五连杆(13)、第三连杆(14)构成了一平行四边形机构，所述平行四边形机构在转动副A处与第四连杆(12)转动连接，所述第四连杆(12)与所述基座(1)转动连接。