少自由度并联机构制造技术

本发明专利技术提供一种少自由度并联机构，包括：底座、动平台和多条运动支链；所述运动支链包括驱动部件、支撑部件、虎克铰和螺旋副；所述驱动部件的第一端通过所述运动支链的第一转动副和所述底座连接，所述驱动部件的第二端设置有输出轴，所述驱动部件驱动所述输出轴，以使所述输出轴与所述驱动部件的外壳发生相对旋转运动，形成所述运动支链的第二转动副；所述支撑部件的第一端与所述驱动轴连接，所述支撑部件在所述输出轴的带动下在所述运动支链的轴线方向上发生位移运动，形成所述运动支链的螺旋副；所述支撑部件的第二端通过所述虎克铰与所述动平台连接。本发明专利技术提供的并联机构，减少了并联机构的成本的同时获得更大的实际工作空间。

【技术实现步骤摘要】
少自由度并联机构
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种少自由度并联机构。
技术介绍
少自由度并联机构由于在并联机构领域成为新的研究热点，其驱动元件少、建构简单、控制方便，具有较高的实用价格，可以在多种场景下运用，例如：医用机器人、飞行模拟器等。现有的少自由度并联机构，以3-RPS(RevolutepairPrismaticpairSphericalpair，简称3-RPS)并联机构为代表的两转一移并联机构最为出名。3-RPS并联机构，通常具有三条相等的运动支链，每条运动支链均由转动副、移动副和球副构成。在此结构下，3-RPS并联机构具有两转动、一移动共三个自由度。然而，3-RPS并联机构中的球副为关键的运动副，其精度要求高、加工困难、可用型号少，提高了并联机构的成本。并且，球副在实际应用中有效运动范围较小，使得3-RPS并联机构的实际工作空间一般比理论工作空间小得多。
技术实现思路
本专利技术提供一种少自由度并联机构，以解决少自由度并联机构成本高，实际工作空间小的问题。本专利技术提供一种少自由度并联机构，包括：底座、动平台和多条运动支链；所述运动支链包括驱动部件、支撑部件、螺旋副和虎克铰；所述驱动部件的第一端通过所述运动支链的第一转动副和所述底座连接，所述驱动部件的第二端设置有输出轴，所述驱动部件驱动所述输出轴，以使所述输出轴与所述驱动部件的外壳发送相对旋转运动，形成所述运动支链的第二转动副；所述输出轴为带有螺纹的丝杠；所述支撑部件的第一端与所述驱动轴连接，所述支撑部件在所述输出轴的带动下在所述运动支链的轴线方向上发生位移运动，并与所述驱动部件的外壳发生相对旋转运动，所述位移运动和所述相对旋转运动相互耦合，以使所述支撑部件形成所述运动支链的螺旋副；所述支撑部件的第二端通过所述虎克铰与所述动平台连接。可选的，还包括：滑动轴承；所述滑动轴承套接在所述支撑部件上，以使所述螺旋副发生可控耦合运动。可选的，还包括：丝杠螺母；所述丝杠螺母的第一端套接在所述输出轴上，所述丝杠螺母的第二端与所述支撑部件的第一端连接；所述丝杠螺母用于将所述支撑部件固定在所述输出轴上；所述丝杠螺母还用于与所述丝杠配合，驱动所述支撑部件在所述运动支链的轴线方向上发生位移运动，以及与所述驱动部件的外壳发送相对旋转运动。可选的，所述丝杠螺母的第一端套接在所述输出轴上，包括：所述丝杠螺母的第一端设置第一螺纹孔，所述输出轴穿设在所述第一螺纹孔内。可选的，所述丝杠螺母的第二端与所述支撑部件的第一端连接，包括：所述丝杠螺母的第二端设置一个圆柱形凸起；所述支撑部件的第一端设置一个圆柱形凹孔；所述圆柱形凸起插接在所述圆柱形凹孔内。可选的，所述丝杠螺母的第二端与所述支撑部件的第一端连接，还包括：所述丝杠螺母的第二端设置多个第二螺纹孔；所述支撑部件的第一端设置多个第三螺纹孔；所述第二螺纹孔与所述第三螺纹孔一一对应；所述运动支链还包括多个螺栓，所述螺栓与所述第二螺纹孔一一对应；所述螺栓的第一端插设在所述第二螺纹孔内，所述螺栓的第二端插设在所述第三螺纹孔内。可选的，所述支撑部件的第二端上设置有第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部设置有第一开口，所述第二延伸部设置有第二开口；所述虎克铰包括十字轴，所述十字轴插设在所述第一开口和所述第二开口内，用于将所述虎克铰固定在所述支撑部件的第二端。可选的，所述第一转动副，包括：第一轴承、第二轴承、第一固定盖、第二固定盖和连接部件；所述连接部件与所述驱动部件的外壳连接，所述连接部件设置有与所述第一轴承的内圈配合的第一外延轴和第一轴肩，以及与所述第二轴承的内圈配合的第二外延轴和第二轴肩；所述第一轴承的外圈通过所述第一固定盖与所述底座连接，所述第二轴承的外圈通过所述第二固定盖与所述底座连接。可选的，所述第一转动副的转轴的轴线垂直于底座的径向。可选的，所述驱动部件为驱动电机。本专利技术提供的少自由度并联机构，通过虎克铰将运动支链和动平台连接，通过第一转动副将底座和运动支链连接，通过驱动部件、输出轴和支撑部件，形成第二转动副和旋转副，在保证自由度的前提下，降低了少自由度并联机构的成本的同时获得了更大的实际工作空间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种少自由度并联机构的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种运动支链的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种运动支链的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种丝杠螺母的连接示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种支撑部件和虎克铰的连接示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种第一转动副的结构示意图。附图标记：100-少自由度并联机构；110-底座；120-动平台；130-运动支链；131-驱动部件；132-支撑部件；133-虎克铰；134-第一转动副；135-输出轴；136-滑动轴承；137-丝杠螺母；138-螺栓；1371-第一螺纹孔；1372-第二螺纹孔；1373-圆柱形凸起；1321-第三螺纹孔；1322-圆柱形凹孔；1323-第一延伸部；1324-第二延伸部；1331-十字轴；1341-第一轴承；1342-第二轴承；1343-第一固定盖；1344-第二固定盖；1345-连接部件。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种少自由度并联机构，包括底座、动平台和多条运动支链，其特征在于，所述运动支链包括：驱动部件、支撑部件、螺旋副和虎克铰；所述驱动部件的第一端通过所述运动支链的第一转动副和所述底座连接，所述驱动部件的第二端设置有输出轴，所述驱动部件驱动所述输出轴，以使所述输出轴与所述驱动部件的外壳发送相对旋转运动，形成所述运动支链的第二转动副；其中，所述输出轴为带有螺纹的丝杠；所述支撑部件的第一端与所述驱动轴连接，所述支撑部件在所述输出轴的带动下在所述运动支链的轴线方向上发生位移运动，并与所述驱动部件的外壳发生相对旋转运动，所述位移运动和所述旋转运动相互耦合，以使所述支撑部件形成所述运动支链的螺旋副；所述支撑部件的第二端通过所述虎克铰与所述动平台连接。

【技术特征摘要】
1.一种少自由度并联机构，包括底座、动平台和多条运动支链，其特征在于，所述运动支链包括：驱动部件、支撑部件、螺旋副和虎克铰；所述驱动部件的第一端通过所述运动支链的第一转动副和所述底座连接，所述驱动部件的第二端设置有输出轴，所述驱动部件驱动所述输出轴，以使所述输出轴与所述驱动部件的外壳发送相对旋转运动，形成所述运动支链的第二转动副；其中，所述输出轴为带有螺纹的丝杠；所述支撑部件的第一端与所述驱动轴连接，所述支撑部件在所述输出轴的带动下在所述运动支链的轴线方向上发生位移运动，并与所述驱动部件的外壳发生相对旋转运动，所述位移运动和所述旋转运动相互耦合，以使所述支撑部件形成所述运动支链的螺旋副；所述支撑部件的第二端通过所述虎克铰与所述动平台连接。2.根据权利要求1所述的少自由度并联机构，其特征在于，还包括：滑动轴承；所述滑动轴承套接在所述支撑部件上，以使所述螺旋副发生可控耦合运动。3.根据权利要求1所述的少自由度并联机构，其特征在于，还包括：丝杠螺母；所述丝杠螺母的第一端套接在所述输出轴上，所述丝杠螺母的第二端与所述支撑部件的第一端连接；所述丝杠螺母用于将所述支撑部件固定在所述输出轴上；所述丝杠螺母还用于与所述丝杠配合，驱动所述支撑部件在所述运动支链的轴线方向上发生位移运动，并与所述驱动部件的外壳发生相对旋转运动。4.根据权利要求3所述的少自由度并联机构，其特征在于，所述丝杠螺母的第一端套接在所述输出轴上，包括：所述丝杠螺母的第一端设置第一螺纹孔，所述输出轴穿设在所述第一螺纹孔内。5.根据权利要求4所述的少自由度并联机构，其特征在于，所述丝杠螺母的第二端与所述支...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴旭，王冠雄，
申请(专利权)人：北航天津武清智能制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12