六自由度可展并联机构制造技术

本发明专利技术涉及一种六自由度可展并联机构，包括具有三个连接顶点的多边形静平台以及位于静平台上方或下方具有三个连接顶点的多边形动平台，动平台的每个连接顶点通过球副连接有长度固定的固定杆和长度可变的伸缩杆，动平台上每个连接顶点的伸缩杆和固定杆分别通过球副与另外两个连接顶点上的固定杆和伸缩杆相连接以形成三组由伸缩杆和固定杆连接而成的支链；三组支链分别通过连杆与静平台上的三个连接顶点对应连接；连杆一端连接于支链的伸缩杆和固定杆之间的球副上，另一端通过转动副与静平台的连接顶点相连接。本发明专利技术具有可展性能，在折叠状态时体积较小，便于运输以及存放，展开时具有6个自由度，便于机构进行工作，整个结构构造简单，灵活多变。

Six degree of freedom deployable parallel mechanism

【技术实现步骤摘要】
六自由度可展并联机构
本专利技术涉及一种六自由度可展并联机构。
技术介绍
并联机构相比于串联机构，具有高刚度，高精度，承载能力强等诸多的优点，在工业机床，3D打印，航空航天领域都有很大的应用市场，一定程度上弥补了串联机构在工业应用上的不足，得到了业界诸多的关注以及研究，而具有六自由度的并联机构也成为并联机构领域研究的一大热点，著名的Stewart并联机构已经得到了广泛的应用。空间可折展结构是随着航天科技的发展而诞生的一种新型结构，它在发射过程中处于折叠收纳状态，体积最小；入轨后，可折展结构可按设计展开成较大的运行工作状态；返回或回收时，该结构可再次折叠收拢进入飞船。虽然并联机构以及可展机构都发展的相对成熟，但是具有可展性能的并联机构现在却很少人研究以及关注，这种具有可展性的并联机构可以工作在特殊的场合，当它在运输以及需要自我保护时处于折叠状态，当它处于工作状态时，处于展开状态，并且具有六个自由度的运动能力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种结构简单，具有可展性能，灵活多变的六自由度可展并联机构。本专利技术采用以下方案实现：一种六自由度可展并联机构，包括具有三个连接顶点的多边形静平台以及位于静平台上方或下方具有三个连接顶点的多边形动平台，所述动平台的每个连接顶点通过球副连接有长度固定的固定杆和长度可变的伸缩杆，动平台上每个连接顶点的伸缩杆和固定杆分别通过球副与另外两个连接顶点上的固定杆和伸缩杆相连接以形成三组由伸缩杆和固定杆连接而成的支链；三组支链分别通过连杆与静平台上的三个连接顶点对应连接；连杆一端连接于支链的伸缩杆和固定杆之间的球副上，另一端通过转动副与静平台的连接顶点相连接。进一步的，所述伸缩杆由至少两段杆件通过移动副连接而成。进一步的，所述动平台上的三个连接顶点呈三角形分布，静平台上的三个连接顶点也呈三角形分布。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术六自由度可展并联机构具有6个自由度的运动能力，并且整个机构在特殊的尺寸的时候具有可展性能，在折叠状态时机构体积较小，便于运输以及存放，展开时具有灵活的6个自由度，便于机构进行工作，整个结构构造简单，灵活多变，在航空航天，土木工程中具有重要意义和广泛的应用前景。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例构造立体图；图2是本专利技术实施例中第一共球心球副的轴线示意图；图3是本专利技术实施例中第二共球心球副的轴线示意图；图4是本专利技术实施例中第三共球心球副的轴线示意图；图5是本专利技术实施例中第四共球心球副的轴线示意图；图6是本专利技术实施例中第五共球心球副的轴线示意图；图7是本专利技术实施例中第六共球心球副的轴线示意图；图8是本专利技术实施例中第一移动副的轴线和第四共球心球副的轴线示意图；图9是本专利技术实施例中第二移动副的轴线和第五共球心球副的轴线示意图；图10是本专利技术实施例中第三移动副的轴线和第六共球心球副的轴线示意图；图11是本专利技术实施例中静平台结构示意图；图12是本专利技术实施例中动平台结构示意图；图13是本专利技术实施例中第一连杆结构示意图；图14是本专利技术实施例中第一固定杆结构示意图；图15是本专利技术实施例中第一伸缩杆结构示意图；图16是本专利技术实施例折叠过程示意图；图17是本专利技术实施例完全折叠状态的结构示意图；图中标号说明：Z1-第一连杆、Z2-第二连杆、Z3-第三连杆、F1-第一固定杆、F2-第一伸缩杆、F3-第二固定杆、F4-第二伸缩杆、F5-第三固定杆、F6-第三伸缩杆、P1-第一移动副、P2-第二移动副、P3-第三移动副、RA-第一转动副、RB-第二转动副、RC-第三转动副、R1-第一转动副的转动轴线、R2-第二转动副的转动轴线、R3-第三转动副的转动轴线、S1-第一共球心球副、S2-第二共球心球副、S3-第三共球心球副、S4-第四共球心球副、S5-第五共球心球副、S6-第六共球心球副。具体实施方式如图1~17所示，一种六自由度可展并联机构，包括具有三个连接顶点的多边形静平台以及位于静平台上方或下方具有三个连接顶点的多边形动平台，所述动平台的每个连接顶点通过球副连接有长度固定的固定杆和长度可变的伸缩杆，动平台上每个连接顶点的伸缩杆和固定杆分别通过球副与另外两个连接顶点上的固定杆和伸缩杆相连接以形成三组由伸缩杆和固定杆连接而成的支链；三组支链分别通过连杆与静平台上的三个连接顶点对应连接；连杆一端连接于支链的伸缩杆和固定杆之间的球副上，另一端通过转动副与静平台的连接顶点相连接。本专利技术六自由度可展并联机构，由3个固定杆，3个连杆、3个伸缩杆、1个动平台以及1个静平台通过移动副或者转动副或球副相连接，具有6个自由度的运动能力，并且整个机构在特殊的尺寸的时候具有可展性能，在折叠状态时机构体积较小，便于运输以及存放，展开时具有灵活的6个自由度，便于机构进行工作。整个结构构造简单，灵活多变，在航空航天，土木工程中具有重要意义和广泛的应用前景。动平台的第一连接顶点通过第四共球心球副S4连接有第二固定杆F3和第一伸缩杆F2，动平台的第二连接顶点通过第五共球心球副S5连接有第三固定杆F5和第二伸缩杆F4，动平台的第三连接顶点通过第六共球心球副S6连接有第一固定杆F1和第三伸缩杆F6；第一固定杆F1和第一伸缩杆F2通过第一共球心球副S1连接形成第一组支链，第二固定杆F3和第二伸缩杆F4通过第二共球心球副S2连接形成第二组支链，第三固定杆F5和第三伸缩杆F6通过第三共球心球副S3连接形成第三组支链，其中共球心球副即为复合球副。第一组支链、第二组支链和第三组支链分别通过第一连杆Z1、第二连杆Z2和第三连杆Z3与静平台的第一连接顶点、第二连接顶点和第三连接顶点相连接；第一连杆Z1的一端连接于第一共球心球副S1上，另一端通过第一转动副RA与静平台的第一连接顶点相连接，第二连杆Z2的一端连接于第二共球心球副S2上，另一端通过第二转动副RB与静平台的第二连接顶点相连接，第三连杆Z3的一端连接于第三共球心球副S3上，另一端通过第三转动副RC与静平台的第三连接顶点相连接。在本实施例中，所述伸缩杆由至少两段杆件通过移动副连接而成。在本实施例中，所述动平台上的三个连接顶点呈三角形分布，优选等边三角形，静平台上的三个连接顶点也呈三角形分布，优选等边三角形，三组支链中的固定杆长度相同，连接三组支链和静平台上三个连接顶点的三根连杆均为曲杆并且长度相同；如图1所示角度A和角度B以及角度C均为100度。图2~10中，S11，S12，S13,S31，S32，S33是第一共球心球副的六个相交于球心的转动轴线，转动轴线S11，转动轴线S12，转动轴线S13相互垂直，转动轴线S31，转动轴线S32，转动轴线S33相互垂直，转动轴线S12和转动轴线S32相重合，转动轴线S13与转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六自由度可展并联机构，其特征在于：包括具有三个连接顶点的多边形静平台以及位于静平台上方或下方具有三个连接顶点的多边形动平台，所述动平台的每个连接顶点通过球副连接有长度固定的固定杆和长度可变的伸缩杆，动平台上每个连接顶点的伸缩杆和固定杆分别通过球副与另外两个连接顶点上的固定杆和伸缩杆相连接以形成三组由伸缩杆和固定杆连接而成的支链；三组支链分别通过连杆与静平台上的三个连接顶点对应连接；连杆一端连接于支链的伸缩杆和固定杆之间的球副上，另一端通过转动副与静平台的连接顶点相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种六自由度可展并联机构，其特征在于：包括具有三个连接顶点的多边形静平台以及位于静平台上方或下方具有三个连接顶点的多边形动平台，所述动平台的每个连接顶点通过球副连接有长度固定的固定杆和长度可变的伸缩杆，动平台上每个连接顶点的伸缩杆和固定杆分别通过球副与另外两个连接顶点上的固定杆和伸缩杆相连接以形成三组由伸缩杆和固定杆连接而成的支链；三组支链分别通过连杆与静平台上的三个连接顶点对...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨富富，卢帅龙，陈昆精，张俊，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35