本发明专利技术涉及可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构，包括机座（1）和动平台（4）以及分别固连在机座和动平台之间的第一运动支链和第二运动支链；其特征在于所述第一运动支链包括移动副(20)，旋转轴线相互平行的旋转副(22)、旋转副(24)、旋转副(25)、旋转副(27)、旋转副(28)，以及连接移动副(20)和旋转副(22)的连杆(21)，连接旋转副(22)和旋转副(24)的连杆(23)，连接旋转副(25)和旋转副(27)的连杆(26)，连接旋转副(25)和旋转副(28)的连杆(29)；其中旋转副(24)设置在连杆(29)上，旋转副(27)与动平台(4)连接；所述连杆(21)的上端与所述的旋转副(22)连接，并且所述的移动副(20)的滑动轴线与所述的旋转副(22)的旋转轴线垂直相交。该机构满足二自由度下无条件解耦，能实现全球面的工作空间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械学领域的并联机构，具体为一种可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构。
技术介绍
球面并联机构广泛应用于机器人关节、雷达天线调姿、摄像机定位、数控机床及微操作器等领域。与串联结构的球面转动机构相比，并联球面转动机构的刚度大、运动相应快、单位体积承受载荷大，特别适用于机器人的腕、肩、腰部关节。但球面并联机构强耦合性的存在使得球面并联机构在构型、分析计算以及机构控制方面存在诸多困难，一定程度上限制了球面并联机构的应用。且上述应用领域均要求球面并联机构转动角度大,运动灵活,易于装配等优点。目前，在球面并联机构研究方面已有一些成果，文献[杭鲁滨，王彦，吴俊等。基于拓扑解耦准则的球面并联机构解耦条件研究[J].机械工程学报，2005，Vol.41，No.9:pp28-32]，提出的3-RRR球面转动机构只能实现部分解耦；美国专利US005966991A提出的二自由度球面机构也只能在初始位置瞬时解耦，而其他位置不能解耦；中国专利CN1775487A提出了二自由度解耦球面并联机构，但因运动支链的平行四边形机构由移动副代替，限制了机构的转动范围；专利CN2762940公开一种球面三自由度并联机构，该并联机构可实现一个轴方向的360度转动，但三个转动完全耦合，即不能解耦；专利CN202162805U提出的具有三自由度的球面转动并联机构，能实现三自由度解耦，但其单支链内部含有虎克铰链限制了机构的转动范围；专利CN104308833A提出的解耦型两转动并联机构仅可实现半球转动；专利CN104889976A提出的一种三转动解耦球面并联机器人机构，能实现三个转动方向的完全解耦，但其运动支链限制了动平台的工作空间，即不能实现全球面工作空间。专利CN102126212A提出的一类运动解耦两转动机构，但支链内部所含有的虎克铰链限制了机构的转动范围。专利CN1803410A提出的二自由度解耦球面并联机构，能够实现二自由度无条件解耦，但当动平台承受一定静载荷时，动平台绕转动副旋转，由于转动副摩擦圆的影响，限制了动平台的工作空间，虽提出两种偏置方法能实现工作空间的扩大，但仍不能使得动平台具有全球面工作空间。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构，它可以满足二自由度下无条件解耦，能实现全球面的工作空间，工作范围更广，且具有结构简单、控制和标定容易、精度高等特点。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构，包括机座(1)和动平台(4)以及分别固连在机座和动平台之间的第一运动支链和第二运动支链；其特征在于所述第一运动支链包括移动副(20)，旋转轴线相互平行的旋转副(22)、旋转副(24)、旋转副(25)、旋转副(27)、旋转副(28)，以及连接移动副(20)和旋转副(22)的连杆(21)，连接旋转副(22)和旋转副(24)的连杆(23)，连接旋转副(25)和旋转副(27)的连杆(26)，连接旋转副(25)和旋转副(28)的连杆(29)；其中旋转副(24)设置在连杆(29)上，旋转副(27)与动平台(4)连接；所述连杆(21)的上端与所述的旋转副(22)连接，并且所述的移动副(20)的滑动轴线与所述的旋转副(22)的旋转轴线垂直相交；所述第二运动支链包括旋转轴线相互垂直相交的机座旋转副(31)和动平台旋转副(32)，及连接机座旋转副(31)和动平台旋转副(32)的连杆(33)；所述机座旋转副(31)安装在机座上；连杆(21)的下端通过机座旋转副(31)的中心，且连杆(21)能在机座旋转副(31)的带动下一起转动；动平台旋转副(32)安装在动平台上，且动平台旋转副(32)通过连杆(34)与第一运动支链的旋转副(28)连接，第一运动支链的旋转副(27)、旋转副(28)和第二运动支链的动平台旋转副(32)的旋转轴线相互平行。与现有技术相比，本专利技术可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构，所述的第一运动支链2单独驱动动平台4使得动平台4绕Y轴做旋转运动，与第二运动支链3单独驱动动平台4绕Z轴做旋转运动无关，因而可以实现无条件解耦；第一运动支链2驱动动平台绕Y轴转动，可实现动平台从-Z到Z的180转动范围，第二运动支链3驱动动平台绕Z轴转动，可实现动平台绕Z轴的360转动范围，因第一运动支链驱动动平台旋转的旋转轴线Y与第二运动支链驱动动平台旋转的旋转轴线Z在空间上垂直相交，因而动平台可实现全球面工作空间。附图说明图1为本专利技术可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构一种实施例的结构示意图；图2为本专利技术可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构的第一运动支链2一种结构示意图；图3为本专利技术可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构的第二运动支链3一种结构示意图；图4为本专利技术可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构附加驱动装置的一种实施例的结构示意图。图中，1机座，2第一运动支链，3第二运动支链，4动平台。具体实施方式下面结合实施例及其附图进一步叙述本专利技术，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。本专利技术可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构(简称并联机构，参见图1-3)，包括机座1和动平台4以及分别固连在机座1和动平台4之间的第一运动支链2和第二运动支链3；所述第一运动支链2(参见图2)包括移动副20，旋转轴线相互平行的旋转副22、旋转副24、旋转副25、旋转副27、旋转副28，以及连接移动副20和旋转副22的连杆21，连接旋转副22和旋转副24的连杆23，连接旋转副25和旋转副27的连杆26，连接旋转副25和旋转副28的连杆29；其中旋转副24设置在连杆29上，旋转副27与动平台4连接；所述连杆21的上端与所述的旋转副22连接，并且所述的移动副20的滑动轴线与所述的旋转副22的旋转轴线垂直相交；所述第二运动支链3(参见图3)包括旋转轴线相互垂直相交的机座旋转副31和动平台旋转副32，及连接机座旋转副31和动平台旋转副32的连杆33；所述机座旋转副31安装在机座1上；连杆21的下端通过机座旋转副31的中心，且连杆21能在机座旋转副31的带动下一起转动；动平台旋转副32安装在动平台4上，且动平台旋转副32通过连杆34与第一运动支链的旋转副28连接，第一运动支链的旋转副27、旋转副28和第二运动支链的动平台旋转副32的旋转轴线相互平行。本专利技术中定义第一运动支链2驱动动平台旋转的旋转轴线为Y轴，第二运动支链驱动动平台旋转的旋转轴线为Z轴，二者在空间上垂直相交，第一运动支链2驱动动平台旋转的旋转轴线与动平台旋转副32的旋转轴线、动平台4自身的旋转轴线重合，第二运动支链驱动动平台旋转的旋转轴线与机座旋转副31的旋转轴线重合。本专利技术可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构中所述连杆21的横截面形状可以是能被机座旋转副31带动一起转动的任何形状。本专利技术连杆21的横截面形状可以为正方形，也可以是长方形、三角形、六边形、花键形等常用移动副滑动杆横截面形状。本专利技术的可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构中，在不影响所述并联机构自由度和工作空间的运动的情况下，所述的动平台4、机座1的结构形状可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构，包括机座（1）和动平台（4）以及分别固连在机座和动平台之间的第一运动支链和第二运动支链；其特征在于所述第一运动支链包括移动副(20)，旋转轴线相互平行的旋转副(22)、旋转副(24)、旋转副(25)、旋转副(27)、旋转副(28)，以及连接移动副(20)和旋转副(22)的连杆(21)，连接旋转副(22)和旋转副(24)的连杆(23)，连接旋转副(25)和旋转副(27)的连杆(26)，连接旋转副(25)和旋转副(28)的连杆(29)；其中旋转副(24)设置在连杆(29)上，旋转副(27)与动平台(4)连接；所述连杆(21)的上端与所述的旋转副(22)连接，并且所述的移动副(20)的滑动轴线与所述的旋转副(22)的旋转轴线垂直相交；所述第二运动支链包括旋转轴线相互垂直相交的机座旋转副(31)和动平台旋转副(32)，及连接机座旋转副(31)和动平台旋转副(32)的连杆(33)；所述机座旋转副(31)安装在机座上；连杆(21)的下端通过机座旋转副(31)的中心，且连杆(21)能在机座旋转副(31)的带动下一起转动；动平台旋转副(32)安装在动平台上，且动平台旋转副(32)通过连杆(34)与第一运动支链的旋转副(28)连接，第一运动支链的旋转副(27)、旋转副(28)和第二运动支链的动平台旋转副(32)的旋转轴线相互平行。...
【技术特征摘要】
1.一种可实现全球面工作空间的解耦型二自由度并联机构，包括机座（1）和动平台（4）以及分别固连在机座和动平台之间的第一运动支链和第二运动支链；其特征在于所述第一运动支链包括移动副(20)，旋转轴线相互平行的旋转副(22)、旋转副(24)、旋转副(25)、旋转副(27)、旋转副(28)，以及连接移动副(20)和旋转副(22)的连杆(21)，连接旋转副(22)和旋转副(24)的连杆(23)，连接旋转副(25)和旋转副(27)的连杆(26)，连接旋转副(25)和旋转副(28)的连杆(29)；其中旋转副(24)设置在连杆(29)上，旋转副(27)与动平台(4)连接；所述连杆(21)的上端与所述的旋转副(22)连接，并且所述的移动副(20)的滑动轴线与所述的旋转副(22)的旋转轴线垂直相交；所述第二运动支链包括旋转轴线相...
【专利技术属性】
技术研发人员：李为民，李想，张建军，杨飞飞，吴锦辉，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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