一种高刚度平面两自由度并联机构制造技术

本发明专利技术公开了一种高刚度平面两自由度并联机构，包括布置在固定架和动平台之间的中间支链和两个结构相同的可伸缩支链组；中间支链由通过移动副连接的导向块和导向杆构成，导向块通过转动副与固定架连接，导向杆与动平台固接；每个可伸缩支链组由两个相同的单条可伸缩支链和驱动装置组成；单条可伸缩支链为丝杠螺母传动结构；驱动装置包含驱动电机和传动机构；螺母与传动机构的输出端固接，并与固定架连接；丝杠与动平台连接；驱动电机通过传动机构使可伸缩支链组改变长度，动平台实现一平动一转动自由度运动。可伸缩支链只受拉压负荷，结构简单紧凑，有效增大了机构平面内与垂直于机构平面的刚度，同时减轻了机构的总体质量。

【技术实现步骤摘要】
一种高刚度平面两自由度并联机构
本专利技术涉及一种机器人，特别是涉及一种高刚度平面两自由度并联机构。
技术介绍
现有平面机构结构简单，虽然借助并联机构高刚度特点可以保证机构平面内具有良好刚度特性，但垂直于机构平面的刚度特性较差。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提出一种高刚度平面两自由度并联机构。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种高刚度平面两自由度并联机构，包括固定架和动平台，所述固定架和动平台之间布置有中间支链和两个结构相同的可伸缩支链组；所述中间支链由导向块和导向杆构成，所述导向块通过转动副与所述固定架连接，并通过移动副与所述导向杆的一端连接，所述导向杆的另一端与所述动平台固接；每个可伸缩支链组由两个相同的单条可伸缩支链和驱动装置组成；所述单条可伸缩支链为丝杠螺母传动结构；所述驱动装置包含驱动电机和传动机构；所述单条可伸缩支链的所述螺母与所述传动机构的输出端固接，并通过转动副或虎克铰链与所述固定架连接；两个单条可伸缩支链的丝杠还通过虎克铰链或是球销副与所述动平台连接；每个可伸缩支链组中，通过所述传动机构将所述驱动电机的动力传递给单条可伸缩支链中的螺母，该单条可伸缩支链中的所述丝杠相对于所述螺母运动，所述可伸缩支链组改变长度，最终使得所述动平台实现一平动一转动自由度运动。进一步讲，本专利技术中，所述传动机构的结构形式具有下述两种情形：形式一，所述传动机构包含一个带传动结构和两个锥齿轮传动结构，带传动结构包括主动轮和被动轮，每个锥齿轮传动结构包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述驱动电机与带传动结构的主动轮连接，带传动结构的主动轮和被动轮分别与两个锥齿轮传动结构的主动锥齿轮连接；两个单条可伸缩支链的螺母分别与两个锥齿轮传动结构的从动锥齿轮固接。针对具有上述形式一的高刚度平面两自由度并联机构，其中，在带传动结构的主动轮与一个锥齿轮传动结构的主动锥齿轮之间、带传动结构的被动轮与另外一个锥齿轮传动结构的主动锥齿轮之间均分别设有二级带传动结构。形式二，所述传动机构为一带传动结构，所述驱动电机和带传动结构均安装在所述固定架上；所述驱动电机与带传动结构的主动轮连接，所述带传动结构的主动轮与从动轮分别与两个单条可伸缩支链的螺母均分别通过虎克铰链或是球笼式万向节连接。针对具有上述形式二的高刚度平面两自由度并联机构，其中，每个可伸缩支链组中，丝杠与所述固定架之间连接有卸载环，所述卸载环的一端通过移动副与所述丝杠连接，所述卸载环的另一端通过虎克铰链与所述固定架连接，且该虎克铰链的转动中心和设置在所述螺母与所述固定架之间的虎克铰链的转动中心重合。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术中的可伸缩支链只受拉压负荷，结构简单紧凑，有效增大了机构平面内与垂直于机构平面的刚度，同时减轻了机构的总体质量。附图说明图1为本专利技术高刚度平面两自由度并联机构实施例一的总体结构示意图；图2为图1所示实施例一中的可伸缩支链组的结构示意图；图3为实施例二中的可伸缩支链组的结构示意图；图4为本专利技术实施例三的总体结构示意图；图5为本专利技术实施例四的总体结构示意图。图中：1-固定架，2-动平台，3-导向块，4-导向杆，5a、5b-可伸缩支链组，6a、6b-丝杠，7a、7b-螺母，8a、8b-从动锥齿轮，9a、9b-主动锥齿轮，10-带传动结构，11-驱动电机，12a、12b-二级带传动结构，13a、13b-卸载环。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。为了解决公知技术中存在的技术问题，本专利技术提出的一种高刚度平面两自由度并联机构，其总体结构如图1和图2所示，包括固定架1和动平台2，所述固定架1和动平台2之间布置有中间支链和两个结构相同的可伸缩支链组5a和5b；所述中间支链由导向块3和导向杆4构成，所述导向块3通过转动副与所述固定架1连接，并通过移动副与所述导向杆4的一端连接，所述导向杆4的另一端与所述动平台2固接；每个可伸缩支链组由两个相同的单条可伸缩支链和驱动装置组成；所述单条可伸缩支链为丝杠螺母传动结构，如图2所示，两个单条可伸缩支链分别是丝杠6a和与该丝杠6a配合的螺母7a及丝杠6b和与该丝杠6b配合的螺母7b。所述驱动装置包含驱动电机11和传动机构；所述单条可伸缩支链的所述螺母与所述传动机构的输出端固接，并通过转动副或虎克铰链与所述固定架1连接；两个单条可伸缩支链的丝杠6a和6b还通过虎克铰链或是球销副与所述动平台2连接；本专利技术中，每个可伸缩支链组中，通过所述传动机构将所述驱动电机11的动力传递给单条可伸缩支链中的螺母7a(或7b)，该单条可伸缩支链中的所述丝杠6a(或6b)相对于所述螺母运动，所述可伸缩支链组改变长度，最终使得所述动平台2实现一平动一转动自由度运动。实施例一：如图1和图2所示，所述传动机构包含一个带传动结构10和两个锥齿轮传动结构，带传动结构10包括主动轮和被动轮，每个锥齿轮传动结构包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，如图2所示，两个锥齿轮传动结构分别由主动锥齿轮9a和从动锥齿轮8a及主动锥齿轮9b和从动锥齿轮8b构成，所述驱动电机11与带传动结构10的主动轮连接，带传动结构10的主动轮和被动轮分别与两个锥齿轮传动结构的主动锥齿轮9a和9b连接；两个单条可伸缩支链的螺母7a和7b分别与两个锥齿轮传动结构的从动锥齿轮8a和8b固接。实施例二：在图1和图2所示的实施例一的结构基础上增加有二级带传动结构，如图3所示，在带传动结构10的主动轮与一个锥齿轮传动结构的主动锥齿轮9a之间设有一个二级带传动结构12a；所述二级带传动结构12a的主动轮与所述带传动的主动轮连接，所述二级带传动结构12a的从动轮与所述主动锥齿轮9a连接；同样的，在带传动结构的被动轮与另外一个锥齿轮传动结构的主动锥齿轮9b之间设有另一个二级带传动结构12b；所述二级带传动结构12b的主动轮与所述带传动结构10的从动轮连接，所述二级带传动结构12b的从动轮与另外一个主动锥齿轮9b连接。通过增加二级带传动结构12a和12b，可有效减小两个主动锥齿轮9a和9b和两个从动锥齿轮10a和10b的尺寸，实现紧凑结构设计。实施例三：将如图1和图2所示的实施例一中的驱动电机11和传动机构均安装在所述固定架1上。如图4所示，所述传动机构为一带传动结构10，所述驱动电机11与带传动结构10的主动轮连接，所述带传动结构10的主动轮与从动轮分别与两个单条可伸缩支链的螺母均分别通过虎克铰链或是球笼式万向节连接。实施例四：在如图4所示的上述实施例三的基础上增加有卸载环，如图4和图5所示，在每个可伸缩支链组中，丝杠与所述固定架1之间连接有卸载环13a和13b，两个卸载环13a和13b与相应件的连接关系一样，以卸载环13a为例，所述卸载环13a的一端通过移动副与所述丝杠6a连接，所述卸载环13a的另一端通过虎克铰链与所述固定架1连接，且该虎克铰链的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高刚度平面两自由度并联机构，包括固定架(1)和动平台(2)，其特征在于，所述固定架(1)和动平台(2)之间布置有中间支链和两个结构相同的可伸缩支链组；/n所述中间支链由导向块(3)和导向杆(4)构成，所述导向块(3)通过转动副与所述固定架(1)连接，并通过移动副与所述导向杆(4)的一端连接，所述导向杆(4)的另一端与所述动平台(2)固接；/n每个可伸缩支链组由两个相同的单条可伸缩支链和驱动装置组成；所述单条可伸缩支链为丝杠螺母传动结构；/n所述驱动装置包含驱动电机(11)和传动机构；/n所述单条可伸缩支链的所述螺母与所述传动机构的输出端固接，并通过转动副或虎克铰链与所述固定架(1)连接；两个单条可伸缩支链的丝杠还通过虎克铰链或是球销副与所述动平台(2)连接；/n每个可伸缩支链组中，通过所述传动机构将所述驱动电机(11)的动力传递给单条可伸缩支链中的螺母，该单条可伸缩支链中的所述丝杠相对于所述螺母运动，所述可伸缩支链组改变长度，最终使得所述动平台(2)实现一平动一转动自由度运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种高刚度平面两自由度并联机构，包括固定架(1)和动平台(2)，其特征在于，所述固定架(1)和动平台(2)之间布置有中间支链和两个结构相同的可伸缩支链组；
所述中间支链由导向块(3)和导向杆(4)构成，所述导向块(3)通过转动副与所述固定架(1)连接，并通过移动副与所述导向杆(4)的一端连接，所述导向杆(4)的另一端与所述动平台(2)固接；
每个可伸缩支链组由两个相同的单条可伸缩支链和驱动装置组成；所述单条可伸缩支链为丝杠螺母传动结构；
所述驱动装置包含驱动电机(11)和传动机构；
所述单条可伸缩支链的所述螺母与所述传动机构的输出端固接，并通过转动副或虎克铰链与所述固定架(1)连接；两个单条可伸缩支链的丝杠还通过虎克铰链或是球销副与所述动平台(2)连接；
每个可伸缩支链组中，通过所述传动机构将所述驱动电机(11)的动力传递给单条可伸缩支链中的螺母，该单条可伸缩支链中的所述丝杠相对于所述螺母运动，所述可伸缩支链组改变长度，最终使得所述动平台(2)实现一平动一转动自由度运动。


2.根据权利要求1所述的高刚度平面两自由度并联机构，其特征在于，所述传动机构包含一个带传动结构(10)和两个锥齿轮传动结构，带传动结构包括主动轮和被动轮，每个锥齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵学满，董罡，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12