本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別是涉及一種具有空間三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

串聯(lián)機(jī)構(gòu)具有末端執(zhí)行器工作空間大，姿態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)，但由于其懸臂特征使剛度較小，承載能力較弱，且驅(qū)動(dòng)裝置通常布置在串聯(lián)機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)處，大大增加了機(jī)構(gòu)重量和運(yùn)動(dòng)慣性力，嚴(yán)重影響了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)機(jī)械手的精度、速度和加速度等性能要求較高。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的產(chǎn)生將機(jī)械手的發(fā)展提升到一個(gè)新的高度，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大、承載能力強(qiáng)、誤差累積小、動(dòng)態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于眾多技術(shù)領(lǐng)域。

隨著并聯(lián)機(jī)械手的發(fā)展，四自由度機(jī)械手得到了廣泛的應(yīng)用，其中三個(gè)移動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)四自由度機(jī)械手在裝配、鉚接、擰轉(zhuǎn)螺絲、搬運(yùn)物體等領(lǐng)域發(fā)展尤為迅速。然而，現(xiàn)有的具有三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多采用相同的支鏈，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作空間小，制造成本高，實(shí)用性差等缺點(diǎn)，因此，本專利提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作空間相對(duì)較大的四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于:針對(duì)現(xiàn)有的四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有相同支鏈結(jié)構(gòu)導(dǎo)致工作空間小的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種具有高剛度，動(dòng)態(tài)性能好的三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及布置在固定平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)之間的第一支鏈I、第二支鏈II、第三支鏈III和第四支鏈IV，其中第一支鏈I和第三支鏈III結(jié)構(gòu)相同，第二支鏈II和第四支鏈IV結(jié)構(gòu)相同，第一支鏈I、第二支鏈II、第三支鏈III和第四支鏈IV均勻分布在固定平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)之間。

上述方案中，所述第一支鏈包括主動(dòng)臂一、從動(dòng)臂一，主動(dòng)臂一和從動(dòng)臂一之間通過(guò)球副一連接，主動(dòng)臂一的上端部分通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副一與固定平臺(tái)連接，從動(dòng)臂一的下端部分通過(guò)球副二與動(dòng)平臺(tái)連接。

上述方案中，所述第二支鏈包括主動(dòng)臂二、連桿一、連桿二、第二從動(dòng)臂、第三從動(dòng)臂。所述主動(dòng)臂二的一端與固定平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副二連接，另一端與連桿一固連；連桿一的一端通過(guò)第三球副與第二從動(dòng)臂連接，另一端通過(guò)第四球副與第三從動(dòng)臂連接，第二從動(dòng)臂與連桿二之間通過(guò)第五球副連接，第三從動(dòng)臂與連桿二之間通過(guò)第六球副連接，連桿二與動(dòng)平臺(tái)固連；所述第二從動(dòng)臂與第三從動(dòng)臂平行且等長(zhǎng)。

上述方案中，所述第二從動(dòng)臂和第三從動(dòng)臂之間設(shè)有兩個(gè)連接件，兩個(gè)所述連接件一端與第二從動(dòng)臂通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另一端與第三從動(dòng)臂通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所形成的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行且都垂直于有第二從動(dòng)臂、第三從動(dòng)臂、連桿一以及連桿二所組成的平行四邊形所在的平面。

上述方案中，所述第三球副的球接頭和第四球副的球接頭均與連桿一固接，第五球副的球接頭和第六球副的球接頭均與連桿二固接；所述第二從動(dòng)臂的一端與第三球副的球鉸接，另一端與第五球副的球鉸接，第三從動(dòng)臂的一端與第四球副的球鉸接，另一端與第六球副的球鉸接。

本發(fā)明的有益效果：與傳統(tǒng)的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件慣性力低等優(yōu)點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)高速高加速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明第一支鏈、第三支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明第二支鏈、四支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1.固定平臺(tái)，2.轉(zhuǎn)動(dòng)副一，3.主動(dòng)臂一，4.球副一，5.從動(dòng)臂一，6.球副二，7.動(dòng)平臺(tái)，8.轉(zhuǎn)動(dòng)副二9.主動(dòng)臂三，10.連桿一，11a.球副三，11b.球副四，11c.球副五，11d.球副六，12a.第三轉(zhuǎn)動(dòng)副，12b.第四轉(zhuǎn)動(dòng)副，13.連接件，14. 第二從動(dòng)臂膀，15.第三從動(dòng)臂，16.連桿二。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

如圖1所示的一種三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定平臺(tái)1、動(dòng)平臺(tái)7以及布置在固定平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)之間的第一支鏈I、第二支鏈II、第三支鏈III和第四支鏈IV，其中第一支鏈I和第三支鏈III結(jié)構(gòu)相同，第二支鏈II和第四支鏈IV結(jié)構(gòu)相同，四條支鏈依次間隔均勻分布在兩平臺(tái)之間。

如圖2所示，所述第一支鏈I包括主動(dòng)臂一3、從動(dòng)臂一5，主動(dòng)臂一3和從動(dòng)臂一5之間通過(guò)球副一4連接，主動(dòng)臂一3的上端部分通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副一2與固定平臺(tái)1連接，從動(dòng)臂一5的下端部分通過(guò)球副二6與動(dòng)平臺(tái)7連接。第三支鏈III的結(jié)構(gòu)與第一支鏈I的結(jié)構(gòu)相同，通過(guò)第一支鏈I和第三支鏈III的特殊結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明裝置的三平移三轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖3所示，所述第二支鏈包括主動(dòng)臂二9、連桿一10、連桿二16、第二從動(dòng)臂14、第三從動(dòng)臂15；所述主動(dòng)臂二9的一端與固定平臺(tái)1通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副二8連接，另一端與連桿一10固連；連桿一10的一端通過(guò)第三球副11a與第二從動(dòng)臂14連接，另一端通過(guò)第四球副11b與第三從動(dòng)臂15連接，第二從動(dòng)臂14與連桿二16之間通過(guò)第五球副11c連接，第三從動(dòng)臂15與連桿二16之間通過(guò)第六球副11d連接，連桿二16與動(dòng)平臺(tái)7固連；所述第二從動(dòng)臂14與第三從動(dòng)臂15平行且等長(zhǎng)。所述第二從動(dòng)臂14和第三從動(dòng)臂15之間設(shè)有兩個(gè)連接件13，兩個(gè)所述連接件13一端與第二從動(dòng)臂14通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副12a連接，另一端與第三從動(dòng)臂15)通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副12b連接，所形成的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行且都垂直于有第二從動(dòng)臂14、第三從動(dòng)臂15、連桿一10以及連桿二16所組成的平行四邊形所在的平面。所述第三球副11a的球接頭和第四球副11b的球接頭均與連桿一10固接，第五球副11c的球接頭和第六球副11d的球接頭均與連桿二16固接；所述第二從動(dòng)臂14的一端與第三球副11a的球鉸接，另一端與第五球副11c的球鉸接，第三從動(dòng)臂15的一端與第四球副11b的球鉸接，另一端與第六球副11d的球鉸接。第四支鏈IV的結(jié)構(gòu)和第二支鏈II的結(jié)構(gòu)完全相同，通過(guò)第二支鏈II和第四支鏈IV的特殊結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)四個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)自身特性，動(dòng)平臺(tái)自由度是所有支鏈自由度的交集，故該并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)具有三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)四個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)特性，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為動(dòng)平臺(tái)上兩個(gè)球副的連接線。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。