專利名稱：一種大行程、高精度鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，具體涉及一種大行程、高精度鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光學(xué)元件即為動(dòng)平臺(tái)，光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)要求光學(xué)元件在豎直平面內(nèi)或者與豎直平面成一定角度的平面內(nèi)工作，串聯(lián)機(jī)構(gòu)由于累計(jì)誤差大、機(jī)構(gòu)體積大、穩(wěn)定性差等原因，完成大行程(mm量級(jí))、高精度(nm量級(jí))的任務(wù)難度較大。并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以克服串聯(lián)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，但是傳統(tǒng)并聯(lián)的上下平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)支鏈對(duì)稱布局的特點(diǎn)又無法直接應(yīng)用于這種場(chǎng)合；高功率激光器、大型光譜儀、光柵拼接、激光慣性約束核聚變(ICF)等領(lǐng)域需要大 行程(mm量級(jí))、高精度(nm量級(jí))、大口徑的鏡架機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)期以來相關(guān)的科研人員采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)制造這種鏡架，這種機(jī)構(gòu)方案存在以下不足(I)串聯(lián)機(jī)構(gòu)各桿件依次相互聯(lián)接，導(dǎo)致誤差的累積和放大，無法達(dá)到高精度、高穩(wěn)定性任務(wù)的要求。(2)機(jī)構(gòu)體積龐大，影響了光學(xué)元件的尺寸。(3)機(jī)構(gòu)的剛度低，從而降低了機(jī)構(gòu)的負(fù)載能力；目前并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、雷達(dá)、運(yùn)動(dòng)模擬器、機(jī)器人等領(lǐng)域，代表性的機(jī)構(gòu)有Stewart機(jī)構(gòu)、3RPS、Tric印t等，這些機(jī)構(gòu)都具有上下兩個(gè)平臺(tái)和若干個(gè)并聯(lián)、可伸縮的桿件組成的特點(diǎn)，通過控制桿件的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)位置控制的目的。鏡架機(jī)構(gòu)中安裝的光學(xué)元件要求在豎直平面或者與豎直平面成一定角度的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上下平臺(tái)、多桿支撐的布局形式無法滿足這種運(yùn)動(dòng)方式的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大行程、高精度鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，以解決光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)要求光學(xué)元件在豎直平面內(nèi)或者與豎直平面成一定角度的平面內(nèi)工作，串聯(lián)機(jī)構(gòu)由于累計(jì)誤差大、機(jī)構(gòu)體積大、穩(wěn)定性差等原因，完成大行程、高精度的任務(wù)難度較大的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括六條PSSP支鏈模塊、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)和一個(gè)靜平臺(tái)，所述六條PSSP支鏈模塊為可重構(gòu)支鏈模塊，所述六條PSSP支鏈模塊采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTxyz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Txyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP通過SS支鏈串聯(lián)連接，6PSSP串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中每條PSSP支鏈模塊由第一 P移動(dòng)副、第一 S球副、第二S球副和第二 P移動(dòng)副組成，所述第一 P移動(dòng)副為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS的主動(dòng)副且與靜平臺(tái)連接，所述第二 P移動(dòng)副為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP的主動(dòng)副且與動(dòng)平臺(tái)連接。所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括五條PSSP支鏈模塊、一條PPS支鏈模塊、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)和一個(gè)靜平臺(tái)，所述五條PSSP支鏈模塊為無約束主動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊為恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述五條PSSP支鏈模塊和一條PPS支鏈模塊采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTxz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Txz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的每條PSSP支鏈模塊由第一 P移動(dòng)副、第一 S球副、第二 S球副和第二 P移動(dòng)副組成，所述第一 P移動(dòng)副為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS的主動(dòng)副且與靜平臺(tái)連接，所述第二 P移動(dòng)副為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS的主動(dòng)副且與動(dòng)平臺(tái)連接。

所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括四條PSSP支鏈模塊、一條SS支鏈模塊、一條PPS支鏈模塊、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)和一個(gè)靜平臺(tái)，所述四條PSSP支鏈模塊為四條無約束主動(dòng)支鏈模塊，一條SS支鏈模塊為從動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊為恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述四條PSSP支鏈模塊、一條SS支鏈模塊和一條PPS支鏈模塊采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Tz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的每條PSSP支鏈模塊由第一 P移動(dòng)副、第一 S球副、第二 S球副和第二 P移動(dòng)副組成，其中第
一P移動(dòng)副為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS的主動(dòng)副并與靜平臺(tái)連接，第二 P移動(dòng)副為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS的主動(dòng)副并與動(dòng)平臺(tái)連接。所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為3PSSP-2SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述3PSSP-2SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括三條PSSP支鏈模塊、兩條SS支鏈模塊、一條PPS支鏈模塊、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)和一個(gè)靜平臺(tái)，所述三條PSSP支鏈模塊為PSSP無約束主動(dòng)支鏈模塊，兩條SS支鏈模塊為兩條從動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊為PPS恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述三條PSSP支鏈模塊、兩條SS支鏈模塊和一條PPS支鏈模塊采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyTz,其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxy表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Tz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述3PSSP-2SS-PPS串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，每條PSSP支鏈模塊由第一 P移動(dòng)副、第一 S球副、第二 S球副和第二 P移動(dòng)副組成，第一 P移動(dòng)副為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS的主動(dòng)副并與靜平臺(tái)連接，第二 P移動(dòng)副為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS的主動(dòng)副并與動(dòng)平臺(tái)連接。本發(fā)明包含的有益效果是一、本發(fā)明采用非對(duì)稱布局形式及直桿支撐，使本發(fā)明易設(shè)計(jì)、易分析、易裝配、控制方便及計(jì)算簡(jiǎn)單，本發(fā)明可適應(yīng)不同自由度組合形式，本發(fā)明的串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)具有可重構(gòu)性，本發(fā)明的PSSP無約束主動(dòng)支鏈模塊和PPS恰約束從動(dòng)支鏈模塊是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)解耦的三面正交支撐布局方案而組成的可重構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)；二、本發(fā)明包括6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)、5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)、4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)以及3PSSP-2SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，這四種可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)均包括宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的混聯(lián)機(jī)構(gòu)，這樣設(shè)置既完成了宏動(dòng)的大行程、粗定位，又完成了微動(dòng)的小行程、精密 定位，有效解決了大行程、高精度定位的問題，本發(fā)明串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)具有串聯(lián)和并聯(lián)兩種機(jī)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明不僅具有工作空間、剛度強(qiáng)、承載能力大的優(yōu)點(diǎn)；三、根據(jù)光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的需求，本發(fā)明包括6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為六自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案，5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為五自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案，4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為四自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案，3PSSP-2SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為三自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其中改造六自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)得到五自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其他自由度機(jī)構(gòu)通過改造五自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)得到；四、根據(jù)光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的需要，本發(fā)明詳細(xì)闡述了自由度DOF = 3 6的串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)建方法，包括六自由度的RxyzTxyz串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)、五自由度的RxyzTxz串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)、四自由度的RxyzTz串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)和三自由度的RxyTz串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)；五、本發(fā)明采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)由多桿支承，比串聯(lián)的懸臀梁結(jié)構(gòu)剛度大，系統(tǒng)的承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，逆解復(fù)雜，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解復(fù)雜反解容易，從而簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)的控制算法；六、由于本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的各部分是串并聯(lián)形式組成，誤差不容易累計(jì)和放大，提聞了系統(tǒng)的精度，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的1旲塊化、對(duì)稱性、聞精度、聞剛度、運(yùn)動(dòng)桿件質(zhì)量輕以及驅(qū)動(dòng)裝置安放在機(jī)架上等特性特別適合于作為高負(fù)載、大行程、高精度鏡架機(jī)構(gòu)；七、本發(fā)明中宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)沒有具體的中間平臺(tái)，與傳統(tǒng)意義上的混聯(lián)機(jī)構(gòu)不同，可行性高，具有重要的研究?jī)r(jià)值。


圖I為本發(fā)明的六自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中第一 P移動(dòng)副8的運(yùn)動(dòng)軸線平行于或者近似平行于V向的布局結(jié)構(gòu)示意圖(圖中垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂)；圖2為本發(fā)明的五自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中第一 P移動(dòng)副8的運(yùn)動(dòng)軸線平行于或者近似平行于V向的布局結(jié)構(gòu)示意圖(圖中垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂)；圖3為本發(fā)明的四自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中第一 P移動(dòng)副8的運(yùn)動(dòng)軸線平行于或者近似平行于V向的布局結(jié)構(gòu)示意圖(圖中垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂)；
圖4為本發(fā)明的三自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中第一 P移動(dòng)副8的運(yùn)動(dòng)軸線平行于或者近似平行于V向的布局結(jié)構(gòu)示意圖(圖中垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂)；圖5為PSSP支鏈模塊I的布局結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為SS支鏈模塊5的布局結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為PPS支鏈模塊2的布局結(jié)構(gòu)示意圖；圖8a為改變第一 P移動(dòng)副8運(yùn)動(dòng)軸方向的PSSP主動(dòng)支鏈模塊的布局結(jié)構(gòu)示意圖；圖8b為改變第一 P移動(dòng)副8和第二 P移動(dòng)副11的運(yùn)動(dòng)軸方向的PSSP主動(dòng)支鏈模塊的布局結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的六自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中第一 P移動(dòng)副8的運(yùn)動(dòng)軸線垂直于或者 近似垂直于V向的布局結(jié)構(gòu)示意圖(圖中垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂)；圖10為本發(fā)明的五自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中第一 P移動(dòng)副8的運(yùn)動(dòng)軸線垂直于或者近似垂直于V向的布局結(jié)構(gòu)示意圖(圖中垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂)；圖11為本發(fā)明的四自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中第一 P移動(dòng)副8的運(yùn)動(dòng)軸線垂直于或者近似垂直于V向布局的布局結(jié)構(gòu)示意圖(圖中垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂)；圖12為本發(fā)明的三自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中第一 P移動(dòng)副8的運(yùn)動(dòng)軸線垂直于或者近似垂直于V向布局的布局結(jié)構(gòu)示意圖(圖中垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I、圖5、圖6、圖7、圖8a、圖8b和圖9說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括六條PSSP支鏈模塊I、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)3和一個(gè)靜平臺(tái)4，所述六條PSSP支鏈模塊I為可重構(gòu)支鏈模塊，所述六條PSSP支鏈模塊I采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)3的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTxyz,其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Txyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP通過SS支鏈串聯(lián)連接，6PSSP串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中每條PSSP支鏈模塊I由第一 P移動(dòng)副8、第一 S球副9、第二 S球副10和第二 P移動(dòng)副11組成，所述第一 P移動(dòng)副8為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS的主動(dòng)副且與靜平臺(tái)4連接，所述第二 P移動(dòng)副11為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP的主動(dòng)副且與動(dòng)平臺(tái)3連接。本實(shí)施方式為六自由度RxyzTxyz的混聯(lián)機(jī)構(gòu)，Rxyz表示繞X軸、y軸、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Txyz表示沿X軸、y軸、z軸的移動(dòng)自由度，其他類型機(jī)構(gòu)通過改造六自由度機(jī)構(gòu)獲得，為便于運(yùn)動(dòng)解耦、減小機(jī)構(gòu)體積、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與控制、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配，將六條PSSP支鏈模塊設(shè)計(jì)成三面正交支撐的非對(duì)稱形式，六條PSSP支鏈模塊分別為第一 PSSP支鏈模塊1-1、第
二PSSP支鏈模塊1-2、第三PSSP支鏈模塊1-3、第四PSSP支鏈模塊1_4、第五PSSP支鏈模塊1-5和第六PSSP支鏈模塊1-6,本實(shí)施方式中的六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中的第一PSSP支鏈模塊1-1、第二 PSSP支鏈模塊1-2、第三PSSP支鏈模塊1-3主要完成Tz、Rx、Ry自由度，第四支鏈模塊1-4主要完成Tx自由度，第五支鏈模塊1-5和第六支鏈模塊1-6完成Ty、Rz自由度，對(duì)機(jī)構(gòu)自由度完成情況的分析有助于改造機(jī)構(gòu)得到其他自由度機(jī)構(gòu)；第五支鏈模塊1-5、第六支鏈模塊1-6支撐動(dòng)平臺(tái)3的重量，這樣設(shè)置結(jié)構(gòu)形式承載力強(qiáng)，機(jī)構(gòu)更穩(wěn)定；為方便光路設(shè)計(jì)、計(jì)算，將坐標(biāo)系建立在動(dòng)平臺(tái)3的前表面的幾何中心，采用6PSS支鏈模塊時(shí)為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，6SSP支鏈模塊為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)；宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP通過SS支鏈串聯(lián)連接，兩個(gè)機(jī)構(gòu)之間沒有具體的中間平臺(tái)；本實(shí)施方式中為減小機(jī)構(gòu)體積將PSSP模塊的運(yùn)動(dòng)副P的軸線方向設(shè)計(jì)成與動(dòng)平臺(tái)3垂直或者近似垂直的形式，通過移動(dòng)P副來改 變角度Θ實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)3的運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施方式中垂直于動(dòng)平臺(tái)方向?yàn)閂，兩個(gè)S鉸鏈之間的距離為L(zhǎng)，與V之間最大的夾角為Θ，則動(dòng)平臺(tái)3在V方向上最大的移動(dòng)距離k按公式①計(jì)算，設(shè)第二 P移動(dòng)副11未運(yùn)動(dòng)，則第一P移動(dòng)副8的移動(dòng)距離m = Lsin Θ，將此公式帶入公式①中，得到k與m之間的關(guān)系為公式②，由于0< Θ <90° ,0 < tan Θ/2 < 1，因此k < m，所以P副運(yùn)動(dòng)軸線垂直于或者近似垂直于V向的布局方式較平行于或者近似平行于V向的布局方式要求P副運(yùn)動(dòng)行程大，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮這方面的因素，公式①和公式②如下所示k = L (Ι-cos Θ )①
Γ n , mfl-cos0)k =-- = m Ian —νφ
sin 6 I本實(shí)施方式中的串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)采用圖8a所示的PSSP支鏈模塊時(shí)，要注意當(dāng)兩條支鏈模塊位于動(dòng)平臺(tái)3同一側(cè)時(shí)SS鉸鏈采用圖9中相對(duì)布局的形式，當(dāng)本實(shí)施方式中串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)采用圖8b所示的PSSP支鏈模塊時(shí)，有利于機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖2、圖5、圖6、圖7、圖8a、圖8b和圖10說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括五條PSSP支鏈模塊I、一條PPS支鏈模塊2、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)3和一個(gè)靜平臺(tái)4，所述五條PSSP支鏈模塊I為無約束主動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊2為恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述五條PSSP支鏈模塊I和一條PPS支鏈模塊2采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)3的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTxz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Txz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的每條PSSP支鏈模塊I由第一 P移動(dòng)副8、第一 S球副9、第二 S球副10和第二 P移動(dòng)副11組成，所述第一 P移動(dòng)副8為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS的主動(dòng)副且與靜平臺(tái)4連接，所述第二 P移動(dòng)副11為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS的主動(dòng)副且與動(dòng)平臺(tái)3連接。本實(shí)施方式中宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之間通過SS支鏈串聯(lián)連接，主動(dòng)鏈均為PSSP無約束主動(dòng)支鏈模塊，本實(shí)施方式中微動(dòng)機(jī)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)nm量級(jí)的運(yùn)動(dòng)，可以采用壓電陶瓷和柔性鉸鏈作為驅(qū)動(dòng)裝置，壓電陶瓷行程是μ m量級(jí)，兼顧機(jī)構(gòu)體積與壓電陶瓷行程兩個(gè)前提，將宏動(dòng)的P副垂直于或者近似垂直于V向，V向?yàn)榇怪庇趧?dòng)平臺(tái)3的方向，根據(jù)光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)任務(wù)的需要，五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTxz,即在笛卡爾坐標(biāo)系中，Rxyz表示繞X軸、y軸、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Txz表示沿X軸、z軸的移動(dòng)自由度(坐標(biāo)系的建立同六自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu))，通過改造六自由度機(jī)構(gòu)得到五自由度機(jī)構(gòu)，由于無I軸的移動(dòng)自由度，六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的第五支鏈模塊1-5、第六支鏈模塊1-6支鏈可以改造為一條恰約束從動(dòng)支鏈，再將一條主動(dòng)支鏈移到與第四支鏈模塊4平行的位置，由機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從動(dòng)支鏈的自由度應(yīng)該與機(jī)構(gòu)的自由度相等，即限制了沿I軸的移動(dòng)自由度；從動(dòng)支鏈的類型為 PXPZS、PxPzRxRyRz、PxRxRyCz' PzRyRzCx' PxPzRxUyz' PxPzRyUxz 和PxPzRzUxy,為便于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，選擇PxPzS作為五自由度機(jī)構(gòu)的從動(dòng)支鏈，綜合對(duì)五自由度串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)造方法的分析，宏動(dòng)機(jī)構(gòu)、微動(dòng)機(jī)構(gòu)與六自由度機(jī)構(gòu)的構(gòu)造方法相同，本實(shí)施方式中五條PSSP支鏈模塊分別為第一 PSSP支鏈模塊1-1、第二 PSSP支鏈模塊1-2、第三PSSP支鏈模塊1-3、第四PSSP支鏈模塊1-4和第五PSSP支鏈模塊1_5，第一 PSSP支鏈模塊1-1、第二 PSSP支鏈模塊1-2、第三PSSP支鏈模塊1-3主要完成Tz、Rx、Ry自由度，第四支鏈模塊1-4主要完成Tx自由度，第五支鏈模塊1-5主要完成Rz自由度；本實(shí)施方式中的PPS支鏈模塊2由第三P移動(dòng)副12、第四P移動(dòng)副13和第三S球副14組成； 本實(shí)施方式中為減小機(jī)構(gòu)體積將PSSP模塊的運(yùn)動(dòng)副P的軸線方向設(shè)計(jì)成與動(dòng)平臺(tái)3垂直或者近似垂直的形式，通過移動(dòng)P副來改變角度Θ實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)3的運(yùn)動(dòng)，設(shè)垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂，兩個(gè)S鉸鏈之間的距離為L(zhǎng)，與V之間最大的夾角為Θ，則動(dòng)平臺(tái)3在V方向上最大的移動(dòng)距離k按公式①計(jì)算，設(shè)第二 P移動(dòng)副11未運(yùn)動(dòng)，則第一 P移動(dòng)副8的移動(dòng)距離m = L sin Θ，將此公式帶入公式①中，得到k與m之間的關(guān)系為公式②，由于O < Θ <90° ,0 < tan Θ/2 < 1，因此k < m，所以P副運(yùn)動(dòng)軸線垂直于或者近似垂直于V向的布局方式較平行于或者近似平行于V向的布局方式要求P副運(yùn)動(dòng)行程大，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮這方面的因素，公式①和公式②如下所示k = L (Ι-cos Θ )①卜"7(卜
sin 6 2本實(shí)施方式中的串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)采用圖8a所示的PSSP支鏈模塊時(shí)，要注意當(dāng)兩條支鏈模塊位于動(dòng)平臺(tái)3同一側(cè)時(shí)SS鉸鏈采用圖10所示的相對(duì)布局的形式，當(dāng)本實(shí)施方式中串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)采用圖，8b所示的PSSP支鏈模塊時(shí)，有利于機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖3、圖5、圖6、圖7、圖8a、圖8b和圖11說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括四條PSSP支鏈模塊I、一條SS支鏈模塊5、一條PPS支鏈模塊2、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)3和一個(gè)靜平臺(tái)4，所述四條PSSP支鏈模塊I為四條無約束主動(dòng)支鏈模塊，一條SS支鏈模塊5為從動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊2為恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述四條PSSP支鏈模塊I、一條SS支鏈模塊5和一條PPS支鏈模塊2采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)3的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Tz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的每條PSSP支鏈模塊I由第一 P移動(dòng)副8、第一 S球副9、第二 S球副10和第二 P移動(dòng)副11組成，其中第一 P移動(dòng)副8為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS的主動(dòng)副并與靜平臺(tái)4連接，第二 P移動(dòng)副11為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS的主動(dòng)副并與動(dòng)平臺(tái)3連接。本實(shí)施方式中光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)需要的四自由度一般為RxyzTz, Rxyz表示繞X軸、γ軸、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Tz表示沿z軸的移動(dòng)自由度，四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)通過改造五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)得到，其中微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)建方法支鏈布局采用五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的三面正交支撐形式，第四支鏈模塊1-4或者第五支鏈模塊1-5的主動(dòng)副P去除改造為從動(dòng)支鏈，即完成了自由度為RxyzTz的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)；本實(shí)施方式中的PPS支鏈模塊2由第三P移動(dòng)副12、第四P移動(dòng)副13和第三S球副14組成；本實(shí)施方式中為減小機(jī)構(gòu)體積將PSSP模塊的運(yùn)動(dòng)副P的軸線方向設(shè)計(jì)成與動(dòng)平臺(tái)3垂直或者近似垂直的形式，通過移動(dòng)P副來改變角度Θ實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)3的運(yùn)動(dòng)，設(shè)垂直 于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂，兩個(gè)S鉸鏈之間的距離為L(zhǎng)，與V之間最大的夾角為Θ，則動(dòng)平臺(tái)3在V方向上最大的移動(dòng)距離k按公式①計(jì)算，設(shè)第二 P移動(dòng)副11未運(yùn)動(dòng)，則第一 P移動(dòng)副8的移動(dòng)距離m = L sin Θ，將此公式帶入公式①中，得到k與m之間的關(guān)系為公式②，由于O < Θ <90° ,0 < tan Θ/2 < 1，因此k < m，所以P副運(yùn)動(dòng)軸線垂直于或者近似垂直于V向的布局方式較平行于或者近似平行于V向的布局方式要求P副運(yùn)動(dòng)行程大，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮這方面的因素，公式①和公式②如下所示k = L (Ι-cos Θ )①^ Ian-(2) sin 沒 2本實(shí)施方式中的串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)采用圖8a所示的PSSP支鏈模塊時(shí)，要注意當(dāng)兩條支鏈模塊位于動(dòng)平臺(tái)3同一側(cè)時(shí)SS鉸鏈采用圖11相對(duì)布局的形式，當(dāng)本實(shí)施方式中串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)采用圖8b所示的PSSP支鏈模塊時(shí)，有利于機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖4、圖5、圖6、圖7、圖8a、圖8b和圖12說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為3PSSP-2SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述3PSSP-2SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括三條PSSP支鏈模塊I、兩條SS支鏈模塊5、一條PPS支鏈模塊2、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)3和一個(gè)靜平臺(tái)4，所述三條PSSP支鏈模塊I為PSSP無約束主動(dòng)支鏈模塊，兩條SS支鏈模塊5為兩條從動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊2為PPS恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述三條PSSP支鏈模塊I、兩條SS支鏈模塊5和一條PPS支鏈模塊2采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)3的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyTz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxy表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Tz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述3PSSP-2SS-PPS串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，每條PSSP支鏈模塊I由第一 P移動(dòng)副8、第一 S球副9、第二 S球副10和第二P移動(dòng)副11組成，第一 P移動(dòng)副8為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS的主動(dòng)副并與靜平臺(tái)4連接，第二 P移動(dòng)副11為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS的主動(dòng)副并與動(dòng)平臺(tái)3連接。
本實(shí)施方式中的三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)是根據(jù)光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)需求，動(dòng)平臺(tái)3運(yùn)動(dòng)的三自由度為RxyTz,即Rxy表示繞X軸、y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Tz表示沿z軸的移動(dòng)自由度，同理四自由度機(jī)構(gòu)的構(gòu)建方法，將五自由度機(jī)構(gòu)的微動(dòng)第四支鏈模塊1-4或是第五支鏈模塊1-5的主動(dòng)副P去除，即完成了 RxyTz串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)；本實(shí)施方式中的PPS支鏈模塊2由第三P移動(dòng)副12、第四P移動(dòng)副13和第三S球副14組成；本實(shí)施方式中為減小機(jī)構(gòu)體積將PSSP模塊的運(yùn)動(dòng)副P的軸線方向設(shè)計(jì)成與動(dòng)平臺(tái)3垂直或者近似垂直的形式，通過移動(dòng)P副來改變角度Θ實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)3的運(yùn)動(dòng)，設(shè)垂直于動(dòng)平臺(tái)3方向?yàn)閂，兩個(gè)S鉸鏈之間的距離為L(zhǎng)，與V之間最大的夾角為Θ，則動(dòng)平臺(tái)3在V方向上最大的移動(dòng)距離k按公式①計(jì)算，設(shè)第二 P移動(dòng)副11未運(yùn)動(dòng)，則第一 P移動(dòng)副8的移動(dòng)距離m = Lsin Θ，將此公式帶入公式①中，得到k與m之間的關(guān)系為公式②，由于O < Θ <90° ,0 < tan Θ/2 < 1，因此k < m，所以P副運(yùn)動(dòng)軸線垂直于或者近似垂直于V向的布局方式較平行于或者近似平行于V向的布局方式要求P副運(yùn)動(dòng)行程大，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮這方面的因素，公式①和公式②如下所示
k = L (Ι-cos Θ )①肺^②
sin ^2本實(shí)施方式中的串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)采用圖8a所示的PSSP支鏈模塊時(shí)，要注意當(dāng)兩條支鏈模塊位于動(dòng)平臺(tái)3同一側(cè)時(shí)SS鉸鏈采用圖12所示的相對(duì)布局的形式；當(dāng)本實(shí)施方式中串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)采用圖8b所示的PSSP支鏈模塊時(shí)，有利于機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種大行程、高精度鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括六條PSSP支鏈模塊(I)、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)(3)和一個(gè)靜平臺(tái)(4)，所述六條PSSP支鏈模塊(I)為可重構(gòu)支鏈模塊，所述六條PSSP支鏈模塊(I)采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)(3)的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTxyz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Txyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述6PSSP可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP通過SS支鏈串聯(lián)連接，6PSSP串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)中每條PSSP支鏈模塊(I)由第一 P移動(dòng)副(8)、第一 S球副(9)、第二 S球副(10)和第二 P移動(dòng)副(11)組成，所述第一 P移動(dòng)副(8)為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6PSS的主動(dòng)副且與靜平臺(tái)(4)連接，所述第二 P移動(dòng)副(11)為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)6SSP的主動(dòng)副且與動(dòng)平臺(tái)(3)連接。
2.一種大行程、高精度鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括五條PSSP支鏈模塊(I)、一條PPS支鏈模塊(2)、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)(3)和一個(gè)靜平臺(tái)(4)，所述五條PSSP支鏈模塊(I)為無約束主動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊(2)為恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述五條PSSP支鏈模塊⑴和一條PPS支鏈模塊(2)采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)(3)的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTxz,其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Txz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，5PSSP-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的每條PSSP支鏈模塊⑴由第一 P移動(dòng)副⑶、第一 S球副(9)、第二 S球副(10)和第二 P移動(dòng)副(11)組成，所述第一 P移動(dòng)副(8)為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5PSS-PPS的主動(dòng)副且與靜平臺(tái)(4)連接，所述第二 P移動(dòng)副(11)為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)5SSP-PPS的主動(dòng)副且與動(dòng)平臺(tái)(3)連接。
3.一種大行程、高精度鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括四條PSSP支鏈模塊(I)、一條SS支鏈模塊(5)、一條PPS支鏈模塊(2)、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)(3)和一個(gè)靜平臺(tái)(4)，所述四條PSSP支鏈模塊(I)為四條無約束主動(dòng)支鏈模塊，一條SS支鏈模塊(5)為從動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊(2)為恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述四條PSSP支鏈模塊(I)、一條SS支鏈模塊(5)和一條PPS支鏈模塊(2)采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)(3)的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyzTz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxyz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Tz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，所述4PSSP-SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的每條PSSP支鏈模塊(I)由第一 P移動(dòng)副(8)、第一 S球副(9)、第二 S球副(10)和第二 P移動(dòng)副(11)組成，其中第一 P移動(dòng)副(8)為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4PSS-SS-PPS的主動(dòng)副并與靜平臺(tái)(4)連接，第二 P移動(dòng)副(11)為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)4SSP-SS-PPS的主動(dòng)副并與動(dòng)平臺(tái)(3)連接。
4.一種大行程、高精度鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)為3PSSP-2SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述3PSSP-2SS-PPS可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)包括三條PSSP支鏈模塊(I)、兩條SS支鏈模塊(5)、一條PPS支鏈模塊(2)、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)(3)和一個(gè)靜平臺(tái)(4)，所述三條PSSP支鏈模塊(I)為PSSP無約束主動(dòng)支鏈模塊，兩條SS支鏈模塊(5)為兩條從動(dòng)支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊(2)為PPS恰約束從動(dòng)支鏈模塊，所述三條PSSP支鏈模塊(I)、兩條SS支鏈模塊(5)和一條PPS支鏈模塊(2)采用三面正交支撐布局形式，以動(dòng)平臺(tái)(3)的幾何中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立笛卡爾坐標(biāo)系，所述三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為RxyTz，其中R為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，T為移動(dòng)自由度，Rxy表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向，Tz表示運(yùn)動(dòng)副在笛卡爾坐標(biāo)系xyz中的移動(dòng)軸線方向，所述3PSSP-2SS-PPS串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)由宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS組成，宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS和微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS通過SS支鏈串聯(lián)連接，每條PSSP支鏈模塊⑴由第一 P移動(dòng)副⑶、第一 S球副(9)、第二 S球副(10)和第二 P移動(dòng)副(11)組成，第一 P移動(dòng)副(8)為宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3PSS-2SS-PPS的主動(dòng)副并與靜平臺(tái)(4)連接，第二 P移動(dòng)副(11)為微動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)3SSP-2SS-PPS的主動(dòng)副并與動(dòng)平臺(tái)⑶連接。
全文摘要
一種大行程、高精度鏡架的可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)。它涉及一種可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的目的是為了解決光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)要求光學(xué)元件在豎直平面內(nèi)或者與豎直平面成一定角度的平面內(nèi)工作，串聯(lián)機(jī)構(gòu)由于累計(jì)誤差大、機(jī)構(gòu)體積大、穩(wěn)定性差等原因，完成大行程、高精度的任務(wù)難度較大的問題。本發(fā)明為六自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)、五自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)、四自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)或三自由度可重構(gòu)串并混聯(lián)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明易設(shè)計(jì)、易分析、易裝配、控制方便及計(jì)算簡(jiǎn)單，本發(fā)明可適應(yīng)不同自由度組合形式，本發(fā)明既完成了宏動(dòng)的大行程、粗定位，又完成了微動(dòng)的小行程、精密定位。本發(fā)明為光學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的大行程、高精度定位設(shè)備的機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)G02B7/00GK102879879SQ20121037008
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者邵忠喜, 富宏亞, 付云忠, 韓振宇, 韓德東, 路華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)