本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種大行程高精度的平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的剛性機(jī)構(gòu)是通過運(yùn)動(dòng)副與桿件的連接實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)和功能，運(yùn)動(dòng)副中不可避免的間隙與摩擦影響了機(jī)構(gòu)的操作精度。而柔順機(jī)構(gòu)主要依靠柔性單元的變形來傳遞運(yùn)動(dòng)、力和能量，具有操作精度高、重量輕、摩擦小、可整體化加工、裝配少等優(yōu)點(diǎn)。特別的，并聯(lián)式的布置可以改善柔順機(jī)構(gòu)的一些不足，進(jìn)一步提升機(jī)構(gòu)的性能，比如可以限制柔性鉸鏈誤差的累積放大、增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)緊湊、驅(qū)動(dòng)裝置固定帶來動(dòng)態(tài)性能的改善等。因此，并聯(lián)式的柔順機(jī)構(gòu)得以研發(fā)，而平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)是其中重要的一類，被廣泛應(yīng)用于精密工程、機(jī)器人等領(lǐng)域。

現(xiàn)有的平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)用新型公布專利(如CN 104110561A、CN 1645518A、CN 103021472 A)采用的都是壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器具有響應(yīng)速度快、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，但是其位移改變量小，最大為微米數(shù)量級(jí)。因此，一般都需要位移放大機(jī)構(gòu)來放大其行程，比如杠桿型放大機(jī)構(gòu)或橋型放大機(jī)構(gòu)。但是這些機(jī)構(gòu)放大效果有限，且增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。因此，提出一種運(yùn)動(dòng)范圍大、精度高的平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種大行程高精度的平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)范圍大、精度高、剛度好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是：

一種大行程高精度的平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：該并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)以及三個(gè)柔性傳動(dòng)鏈，每個(gè)柔性傳動(dòng)鏈包括依序連接在動(dòng)平臺(tái)與機(jī)架之間的一個(gè)柔性分支及一個(gè)精密滾珠絲杠副；每個(gè)柔性分支通過安裝塊與精密滾珠絲杠副中的滑臺(tái)相連；

每個(gè)柔性分支包括依序連接在動(dòng)平臺(tái)與安裝塊之間的第二柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副、連桿以及第一柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副。

三個(gè)精密滾珠絲杠副中，三個(gè)絲杠可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在機(jī)架上且三個(gè)絲杠的軸線呈等邊三角形布置。

在未變形的情況下，三個(gè)連桿中，兩兩連桿之間的軸線呈120度布置。

所述三個(gè)精密滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)為伺服電機(jī)；伺服電機(jī)依序帶動(dòng)絲杠及滑臺(tái)后實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。

一種大行程高精度的平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：該并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括：動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及三個(gè)柔性傳動(dòng)鏈，每個(gè)柔性傳動(dòng)鏈包括依序連接在動(dòng)平臺(tái)與機(jī)架之間的一個(gè)柔性分支及一個(gè)精密滾珠絲杠副；每個(gè)柔性分支通過安裝板與精密滾珠絲杠副上的滑臺(tái)相連；

每個(gè)柔性分支包括依序連接在動(dòng)平臺(tái)與安裝塊之間的第三柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副、主連桿以及并聯(lián)連接的第一副連桿與第二副連桿；第一副連桿的一端通過第四柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副與安裝板連接，另一端通過第五柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副與主連桿連接；第二副連桿的一端通過第六柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副與安裝板連接，另一端通過第七柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副與主連桿連接。

所述主連桿、第一副連桿、第二副連桿和安裝塊形成一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)。

三個(gè)精密滾珠絲杠副中，三個(gè)絲杠可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在機(jī)架上且三個(gè)絲杠的軸線呈等邊三角形布置。

在未變形的情況下，三個(gè)主連桿中，兩兩主連桿之間的軸線呈120度分布。

所述三個(gè)精密滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)為伺服電機(jī)，伺服電機(jī)依序帶動(dòng)絲杠及滑臺(tái)后實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提出的柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，具有運(yùn)動(dòng)范圍大、精度高、制造成本低、裝配簡(jiǎn)單、剛度好等優(yōu)點(diǎn)，可用于精密工程、機(jī)器人等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例一，如圖1所示：一種大行程高精度的平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架1、動(dòng)平臺(tái)2、連接動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架的三個(gè)柔性傳動(dòng)鏈；每個(gè)柔性傳動(dòng)鏈包括一個(gè)柔性分支和一個(gè)精密滾珠絲杠副，每個(gè)柔性分支還通過安裝塊3與精密滾珠絲杠副上的滑臺(tái)5相連。

每個(gè)柔性分支包括依序連接在動(dòng)平臺(tái)和安裝塊之間的第二柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副7、連桿6以及第一柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副8。

三個(gè)連桿通過第二柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副7與動(dòng)平臺(tái)相連，在未變形的情況下，兩兩連桿之間的軸線呈120度布置。

每個(gè)柔性分支通過安裝塊與精密滾珠絲杠副上的滑臺(tái)相連，在未變形的情況下，其中的連桿方向不垂直于相應(yīng)的絲杠方向。三個(gè)精密滾珠絲杠副中的絲杠可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在機(jī)架上，三個(gè)絲杠的軸線構(gòu)成一個(gè)等邊三角形。

本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)為三個(gè)精密滾珠絲杠上的伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)依序帶動(dòng)絲桿及滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)作平面三自由度運(yùn)動(dòng)。

實(shí)施例二，如圖2所示：一種大行程高精度的平面三自由度柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架1、動(dòng)平臺(tái)2、連接動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架的三個(gè)柔性傳動(dòng)鏈；每個(gè)柔性傳動(dòng)鏈包括一個(gè)柔性分支和一個(gè)精密滾珠絲杠副；每個(gè)柔性分支通過安裝板19與精密滾珠絲杠副上的滑臺(tái)5相連。

每個(gè)柔性分支包括一根主連桿11、第一副連桿12、第二副連桿13、位于主連桿一端的第三柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副14、位于第一副連桿兩端的第四柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副15和第五柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副16、位于第二副連桿兩端的第六柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副17和第七柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副18。所述第一副連桿通過第四柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到安裝板上、通過第五柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到主連桿上；所述第二副連桿通過第六柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到安裝板上、通過第七柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到主連桿上。所述主連桿、第一副連桿、第二副連桿和安裝板形成一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)。在未變形的情況下，其中的第一副連桿的軸線與第二副連桿的軸線平行于相應(yīng)精密滾珠絲杠副中的絲杠軸線。

在未變形的情況下，三個(gè)柔性分支的三個(gè)主連桿中，兩兩主連桿之間的軸線呈120度分布。

三個(gè)精密滾珠絲杠副中，三個(gè)絲杠可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在機(jī)架上且三個(gè)絲杠的軸線呈等邊三角形布置。

本實(shí)施例中，各柔性轉(zhuǎn)動(dòng)副為柔性材料制成，所述柔性材料優(yōu)選鈹青銅、鈦合金、聚丙烯、彈簧鋼等；驅(qū)動(dòng)為三個(gè)精密滾珠絲杠上的伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)依序帶動(dòng)絲桿及滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)作平面三自由度運(yùn)動(dòng)。