支鏈耦合的兩轉動并聯(lián)機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于機器人、精密儀器和設備領域，特別涉及一種支鏈耦合的兩轉動并聯(lián)機構。
技術背景
[0002]并聯(lián)機構可定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅動的一種閉環(huán)機構。并聯(lián)機構具有運動精度高、剛度大、動態(tài)響應好等優(yōu)點，但由于并聯(lián)機構受運動副工作空間和支鏈干涉等影響，使得并聯(lián)機構的運動空間普遍較小，嚴重制約了并聯(lián)機構在工業(yè)和機器人等領域的應用，所以研究具有大工作空間的并聯(lián)機構具有重要的應用價值。
[0003]并聯(lián)機構的自由度可分為移動自由度和轉動自由度，其中移動工作空間可通過增大機構尺寸的辦法增大，然而轉動工作空間卻不隨機構尺寸的增大而增加。國外對大工作空間轉動類并聯(lián)機構研究較早，發(fā)明專利US7478576B2和發(fā)明專利US7472622B2公開了一種具有大工作空間的三支鏈兩轉動并聯(lián)機構，并成功應用于機器人關節(jié)等領域；發(fā)明專利US6658962B1公開了一種四支鏈兩轉動并聯(lián)機構，并將其應用于仿生機器人中，取得了較好的效果。國內對具有大轉動工作空間并聯(lián)機構研究成果較少，其中發(fā)明專利CN103217986A和發(fā)明專利CN103433916A對大工作空間兩轉動并聯(lián)機構進行了研究，并取得了一些成果。國內外對大工作空間轉動類并聯(lián)機構的研究雖取得了一定的成果，但新機構構型仍然較為匱乏，且已公開機構的剛度普遍較小，限制了該類機構在工業(yè)中的進一步應用。

【發(fā)明內容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種支鏈耦合的兩轉動并聯(lián)機構，可實現(xiàn)動平臺相對定平臺做兩自由度轉動，且具有剛度大，轉動工作空間大等優(yōu)點，可廣泛應用于機器人、精密儀器和設備等領域。
[0005]本發(fā)明的技術方案具體如下:
[0006]本發(fā)明主要包括定平臺、動平臺，連接動、定平臺的運動支鏈，其有三種連接方式:
[0007]第一種連接方式:所述動平臺與定平臺之間通過至少三條運動支鏈連接，所述運動支鏈之間通過多條耦合連桿和一條中心連桿相互連接，每條運動支鏈與中心連桿之間均由一條耦合連桿連接，耦合連桿一端與運動支鏈中的中連桿固定連接，耦合連桿另一端與中心連桿通過轉動副連接，所有耦合連桿與中心連桿連接形成的轉動副的軸線相互重合形成一條軸線，設該條軸線為中心軸線L;
[0008]所有運動支鏈結構相同，每條運動支鏈均由下連桿、中連桿和上連桿組成，其中下連桿一端與中連桿通過轉動副連接，且該轉動副軸線與所述中心軸線L相交于一點P，下連桿另一端與定平臺通過球面副連接;上連桿一端與動平臺通過轉動副連接，且該轉動副軸線與所述中心軸線L相交于一點Q，點Q與所述點P不重合，上連桿另一端與中連桿通過球面副連接。
[0009]第二種連接方式:所述動平臺與定平臺之間通過至少三條運動支鏈連接，所述運動支鏈之間通過多條耦合連桿和一條中心連桿相互連接，每條運動支鏈與中心連桿之間均由一條耦合連桿連接，耦合連桿一端與運動支鏈中的中連桿固定連接，耦合連桿另一端與中心連桿通過轉動副連接，所有耦合連桿與中心連桿連接形成的轉動副的軸線相互重合形成一條軸線，設該條軸線為中心軸線L;
[0010]所有運動支鏈結構相同，每條運動支鏈均由下連桿、中連桿和上連桿組成，其中下連桿一端與定平臺通過轉動副連接，且該轉動副軸線與所述中心軸線L相交于一點P，下連桿另一端與中連桿通過球面副連接;上連桿一端與中連桿通過轉動副連接，且該轉動副軸線與所述中心軸線L相交于一點Q，點Q與所述點P不重合，上連桿另一端與動平臺通過球面副連接。
[0011]第三種連接方式:所述動平臺與定平臺之間通過至少三條運動支鏈連接，所述運動支鏈之間通過多條耦合連桿和一條中心連桿相互連接，每條運動支鏈與中心連桿之間均由一條耦合連桿連接，耦合連桿一端與運動支鏈中的中連桿固定連接，耦合連桿另一端與中心連桿通過轉動副連接，所有耦合連桿與中心連桿連接形成的轉動副的軸線相互重合形成一條軸線，設該條軸線為中心軸線L;
[0012]所有運動支鏈結構相同，每條運動支鏈均由下連桿、中連桿和上連桿組成，其中下連桿一端與定平臺通過轉動副連接，且該轉動副軸線與所述中心軸線L相交于一點P，下連桿另一端與中連桿通過轉動副連接，且該轉動副軸線過所述點P ；上連桿一端與動平臺通過轉動副連接，且該轉動副軸線與所述中心軸線L相交于一點Q，點Q與所述點P不重合，上連桿另一端與中連桿通過轉動副連接，且該轉動副軸線過所述點Q。
[0013]為進一步增加機構的剛度，對于上述三種連接方式中，所述中心連桿一端與定平臺通過球面副或萬向鉸連接，且該球面副或萬向鉸的轉動中心與所述點P重合;所述中心連桿另一端與動平臺通過球面副或萬向鉸連接，且該球面副或萬向鉸的轉動中心與所述點Q重合。
[0014]上述三種連接方式中，所述連接動平臺與定平臺的運動支鏈中有兩條運動支鏈為主動運動支鏈，且該兩條主動運動支鏈為相鄰的兩條運動支鏈;所述主動運動支鏈由直線驅動器驅動，直線驅動器的輸出桿與主動運動支鏈中的下連桿通過轉動副連接，直線驅動器尾端與機座通過轉動副連接，所述機座與定平臺固定連接。所述直線驅動器的輸出桿前端安裝有力學傳感器。
[0015]上述三種連接方式中，所述連接動平臺與定平臺的運動支鏈中至少有一條運動支鏈為從動運動支鏈，所述從動運動支鏈與機座之間設有直線阻尼器，直線阻尼器的輸出桿與從動運動支鏈的下連桿通過轉動副連接，直線阻尼器尾端與機座通過轉動副連接。所述直線阻尼器的輸出桿前端安裝有力學傳感器。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0017](I)機構動平臺相對定平臺轉動工作空間大，其轉動角度可達±90度；
[0018](2)機構各條運動支鏈之間通過耦合連桿和中心連桿相互連接，提高了機構的受力性能，增大了機構的剛度；
[0019](3)機構結構緊湊，且運動支鏈結構簡單，方便加工制造。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例1立體結構示意簡圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明實施例2立體結構示意簡圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實施例3立體結構示意簡圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實施例4立體結構示意簡圖；
[0024]圖5是本發(fā)明實施例5立體結構示意簡圖；
[0025]圖6是本發(fā)明實施例6立體結構示意簡圖；
[0026]圖中:1.定平臺，2.動平臺，(A3，B3，C3，D3).下連桿，(A4，B4，C4，D4).中連桿，(A5，85<5，05).上連桿，(46，86，06，06).耦合連桿，7.中心連桿，(48，88).直線驅動器，(〇8，08).直線阻尼器，(厶9，89<9，09).輸出桿，(厶10，810，(:10，010).壓力傳感器，11.機座。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，在所有附圖中，所述R1、Rij表示一個轉動副，所述S1、Si j均表示一個球面副，所述Ui表示萬向鉸，其中i，j為自然數(shù)。
[0028]實施例1
[0029]如圖1所示是本發(fā)明公開的第I個實施例，一種支鏈耦合的兩轉動并聯(lián)機構，包括定平臺1、動平臺2，連接定平臺