空间球面两自由度并联机构制造技术

本发明专利技术涉及一种空间球面两自由度并联机构，其包括固定连杆、运动连杆以及设置在固定连杆与运动连杆之间的第一运动分支和第二运动分支，第一运动分支中第一连杆的第一端通过第一转动副与固定连杆的第一端相连，且第一连杆的第二端通过第二转动副与第二连杆的第一端相连，第二连杆的第二端通过第三转动副与运动连杆的第一端相连，第二运动分支中第三连杆的第一端通过第四转动副与固定连杆的第二端相连，且第三连杆的第二端通过第一球副与第四连杆的第一端相连，第四连杆的第二端通过第五转动副与运动连杆的第二端相连。本发明专利技术在运动过程中固定连杆和运动连杆始终关于中间平面保持对称，并且能进行多个单元组合连接，用于实现更大运动范围要求。

【技术实现步骤摘要】
空间球面两自由度并联机构
本专利技术属于空间并联机构
，特别涉及一种空间球面两自由度并联机构。
技术介绍
球面机构作为一类特殊的空间机构，当机构运动时,其构件上所有点在一个与固定点保持不变距离的球面上运动。球面机构具有结构简单、工作空间大等优点。球面两自由度机构可以实现沿球面曲线的运动，在食品、药品的包装，工艺产品的加工，球形物体的检测等方面应用广泛。现有的球面两自由度并联机构中，其输出运动都是机构上一点在球面上的移动，而很多情况需要末端连杆在球面上具有灵活的运动，且结构更简单的机构。
技术实现思路
针对以上情况，本专利技术提供了一种在运动过程中固定连杆和运动连杆始终关于中间平面保持对称，并且运动连杆具有以球心为转动中心的两转动自由度球面运动并联机构。本专利技术采用的技术方案是，一种空间球面两自由度并联机构，其包括固定连杆、运动连杆以及设置在所述固定连杆与运动连杆之间的两个运动分支，所述两个运动分支包括第一运动分支和第二运动分支，且所述第一运动分支由第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆和第三转动副构成RRR串联分支，所述第一连杆的第一端通过所述第一转动副与所述固定连杆的第一端相连，且所述第一连杆的第二端通过所述第二转动副与所述第二连杆的第一端相连，所述第二连杆的第二端通过所述第三转动副与所述运动连杆的第一端相连，且所述固定连杆、第一连杆以及第二连杆均呈弧形结构，所述固定连杆、第一连杆以及第二连杆所在平面的圆弧圆心在空间中均重合于一点，即第一球心，且所述第一转动副、第二转动副以及第三转动副的中心轴线均汇交于所述第一球心；所述第二运动分支由第四转动副、第三连杆、第一球副、第四连杆和第五转动副构成RSR串联分支，所述第三连杆的第一端通过所述第四转动副与所述固定连杆的第二端相连，且所述第三连杆的第二端通过所述第一球副与所述第四连杆的第一端相连，所述第四连杆的第二端通过所述第五转动副与所述运动连杆的第二端相连，且所述第四转动副中心轴线和所述第五转动副中心轴线相交于第一交点，且所述第一交点与所述第一球副转动中心的连线不过所述第一球心。进一步地，所述第二转动副轴线与所述第一球副转动中心间的连线、所述第一球副转动中心与所述第一球心间的连线以及所述第一球心与所述第二转动副轴线间的连线构成中间平面，且机构运动过程中所述固定连杆与所述运动连杆始终关于所述中间平面对称。优选地，所述第一球心为空间球面两自由度并联机构的转动中心。优选地，所述固定连杆所在平面的圆弧圆心、第一连杆所在平面的圆弧圆心、第二连杆所在平面的圆弧圆心以及运动连杆所在平面内的圆弧圆心均重合于所述第一球心，且所述固定连杆所在平面的圆弧半径、第一连杆所在平面的圆弧半径、第二连杆所在平面的圆弧半径以及运动连杆所在平面内的圆弧半径相等。优选地，所述运动连杆能以过所述转动中心且位于所述中间平面上的任意一条直线为轴线进行无伴随运动。本专利技术的特点和有益效果是：1、本专利技术提供的一种空间球面两自由度并联机构，包括固定连杆、运动连杆以及固定连杆与运动连杆之间的RRR分支和RSR分支，且RRR分支与RSR分支配合运动，实现运动连杆绕中间平面，且过第一球心的任意直线进行连续转动，且运动过程中，固定连杆和运动连杆始终关于中间平面对称。2、本专利技术提供的一种空间球面两自由度并联机构，可以进行多个单元组合连接，用于实现更大运动范围的要求，在食品、药品的包装，工艺产品的加工，球形遮风罩等方面有很高的应用价值。3.本专利技术提供的一种空间球面两自由度并联机构，末端连杆可以以过转动中心且位于中间平面上的任意一条直线为轴线进行无伴随运动,对于机构的控制及应用环节，带来极大便利。4.本专利技术提供的一种空间球面两自由度并联机构，结构简单，在将多个单元进行连接后，可实现中心控制的远程运动。附图说明图1是本专利技术的实施例1结构示意图；图2为本专利技术的固定连杆结构示意图；图3为本专利技术的第一连杆结构示意图；图4为本专利技术的第二连杆结构示意图；图5为本专利技术的运动连杆结构示意图；图6是本专利技术的实施例2结构示意图；图7是本专利技术的实施例3结构示意图。主要附图标记：固定连杆1；第一连杆2；第二连杆3；第三连杆4；第四连杆5；运动连杆6；转动副R；球副S；第一交点C1；第二交点C2；第一球心O。具体实施方式为详尽本专利技术之
技术实现思路
、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。本专利技术提供一种空间球面两自由度并联机构，如图1所示，其包括固定连杆1、运动连杆6以及设置在固定连杆1与运动连杆6之间的两个运动分支，两个运动分支包括第一运动分支和第二运动分支，且第一运动分支由第一转动副R1、第一连杆2、第二转动副R3、第二连杆3和第三转动副R3构成RRR串联分支，第一连杆2的第一端通过第一转动副R1与固定连杆1的第一端相连，且第一连杆2的第二端通过第二转动副R2与第二连杆3的第一端相连，第二连杆3的第二端通过第三转动副R3与运动连杆6的第一端相连，且固定连杆1、第一连杆2以及第二连杆3均呈弧形结构，固定连杆1、第一连杆2以及第二连杆3所在平面的圆弧圆心在空间中均重合于一点，即第一球心O，且第一转动副R1、第二转动副R2以及第三转动副R3的中心轴线均汇交于第一球心O；第二运动分支由第四转动副R4、第三连杆4、第一球副S1、第四连杆5和第五转动副R5构成RSR串联分支，第三连杆4的第一端通过第四转动副R4与固定连杆1的第二端相连，且第三连杆4的第二端通过第一球副S1与第四连杆5的第一端相连，第四连杆5的第二端通过第五转动副R5与运动连杆6的第二端相连，且第四转动副R4中心轴线和第五转动副R5中心轴线相交于第一交点C1，且第一交点C1与第一球副S1转动中心的连线不过第一球心O。进一步地，第二转动副R2轴线与第一球副S1转动中心间的连线、第一球副S1转动中心与第一球心O间的连线以及第一球心O与第二转动副R2轴线间的连线构成中间平面B，且机构运动过程中固定连杆1与运动连杆6始终关于中间平面B对称。优选地，第一球心O为空间球面两自由度并联机构的转动中心。如图2～图5所示，固定连杆1所在平面的圆弧圆心O1、第一连杆2所在平面的圆弧圆心O2、第二连杆3所在平面的圆弧圆心O3以及运动连杆6所在平面内的圆弧圆心O4均重合于第一球心O，且固定连杆1所在平面的圆弧半径r1、第一连杆2所在平面的圆弧半径r2、第二连杆3所在平面的圆弧半径r3以及运动连杆6所在平面内的圆弧半径r4相等，其中固定连杆1和运动连杆6中LN段为弧形，MN段为与LN段相切的直线段。优选地，运动连杆6能过转动中心且位于中间平面B上的任意一条直线为轴线进行无伴随运动。本专利技术的具体操作步骤如下：实施例1本专利技术的一种空间球面两自由度并联机构，如图1所示，其包括固定连杆1、运动连杆6以及设置在固定连杆1与运动连杆6之间的两个运动分支，两个运动分支包括第一运动分支和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间球面两自由度并联机构，其特征在于，其包括固定连杆、运动连杆以及设置在所述固定连杆与运动连杆之间的两个运动分支，/n所述两个运动分支包括第一运动分支和第二运动分支，且所述第一运动分支由第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆和第三转动副构成RRR串联分支，所述第一连杆的第一端通过所述第一转动副与所述固定连杆的第一端相连，且所述第一连杆的第二端通过所述第二转动副与所述第二连杆的第一端相连，所述第二连杆的第二端通过所述第三转动副与所述运动连杆的第一端相连，且所述固定连杆、第一连杆以及第二连杆均呈弧形结构，所述固定连杆、第一连杆以及第二连杆所在平面的圆弧圆心在空间中均重合于一点，即第一球心，且所述第一转动副、第二转动副以及第三转动副的中心轴线均汇交于所述第一球心；/n所述第二运动分支由第四转动副、第三连杆、第一球副、第四连杆和第五转动副构成RSR串联分支，所述第三连杆的第一端通过所述第四转动副与所述固定连杆的第二端相连，且所述第三连杆的第二端通过所述第一球副与所述第四连杆的第一端相连，所述第四连杆的第二端通过所述第五转动副与所述运动连杆的第二端相连，且所述第四转动副中心轴线和所述第五转动副中心轴线相交于第一交点，且所述第一交点与所述第一球副转动中心的连线不过所述第一球心。/n...

【技术特征摘要】
1.一种空间球面两自由度并联机构，其特征在于，其包括固定连杆、运动连杆以及设置在所述固定连杆与运动连杆之间的两个运动分支，
所述两个运动分支包括第一运动分支和第二运动分支，且所述第一运动分支由第一转动副、第一连杆、第二转动副、第二连杆和第三转动副构成RRR串联分支，所述第一连杆的第一端通过所述第一转动副与所述固定连杆的第一端相连，且所述第一连杆的第二端通过所述第二转动副与所述第二连杆的第一端相连，所述第二连杆的第二端通过所述第三转动副与所述运动连杆的第一端相连，且所述固定连杆、第一连杆以及第二连杆均呈弧形结构，所述固定连杆、第一连杆以及第二连杆所在平面的圆弧圆心在空间中均重合于一点，即第一球心，且所述第一转动副、第二转动副以及第三转动副的中心轴线均汇交于所述第一球心；
所述第二运动分支由第四转动副、第三连杆、第一球副、第四连杆和第五转动副构成RSR串联分支，所述第三连杆的第一端通过所述第四转动副与所述固定连杆的第二端相连，且所述第三连杆的第二端通过所述第一球副与所述第四连杆的第一端相连，所述第四连杆的第二端通过所述第五转动副与所述运动连杆的第二端相连，且所述第四转动副中心轴线和所述第五转动副中心轴线相交于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子明，赵坤，陈雪婵，严文江，陈念龙，赵琛，宋井科，高敏，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13