本实用新型专利技术公开一种能够提高支链约束力的有效数目的对称四自由度并联机构，第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构相同，第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ的结构相同，第一支链Ⅰ和第四支链Ⅳ与第二支链Ⅱ和第三支琏Ⅲ分别对称布置于动平台和机架的前后水平方向的纵向中心面的两侧，第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的第一、二球副，第三支琏Ⅲ和第四支链Ⅳ的第三、四下球副与动平台的四角依次成矩形可相对三自由度转动地连接，第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的第一、二转动副分别与第一、二立柱可转动地连接，第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ和第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ分别与第三、四立柱可相对上下移动地连接且第一、二支琏中的第一、二转动副、第三、四支链中的第三、四上球副的中心连线构成矩形。心连线构成矩形。心连线构成矩形。
【技术实现步骤摘要】
一种对称四自由度并联机构
[0001]本技术涉及高端装备中的并联机构，特别涉及一种对称四自由度并联机构。
技术介绍
[0002]四自由度并联机构是近年来高端装备研究领域中非常关注的一类并联机构，其具有在空间移动和转动共计四个自由度的优点，能够应用于眼球手术和脊髓穿刺微创手术机器人上，也能够应用于姿态调整的航天器上，还能够应用在多轴联动混联式数控机床上等等。
[0003]燕山大学2014年5月21日申请的一种三转动一移动四自由度对称并联机构，洛阳理工学院2015年3月13日申请的一种变拓扑四自由度并联机构，均是结构相同的四条支琏结构成矩形连接于动平台和底架之间，所存在的问题是；四条相同支链的空间特殊关系，容易引起四条支链约束力有效数目降低，从而导致机构运动无法控制，出现整个机构无法按照预期运动轨迹运动，且整个机构的约束力有效数目降低后，导致刚度急剧下降，受力严重变坏。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术所存在的技术问题，本技术提供一种对称四自由度并联机构，能够提高四条支链约束力的有效数目、运动容易控制并提高刚度、不会因受力严重而变坏。
[0005]为解决上述技术问题，本技术的对称四自由度并联机构，其特征在于：包括；动平台和机架，包含依次连接的第一球副、第一下连杆、第一移动副、第一上连杆和第一转动副的第一支链Ⅰ，包含依次连接的第二球副、第二下连杆、第二移动副、第二上连杆、第二转动副的第二支链Ⅱ，包含依次连接的第三下球副、第三连杆、第三上球副和滑块Ⅲ的第三支链Ⅲ，包含依次连接的第四下球副、第四连杆、第四上球副和四滑块Ⅳ的第四支链Ⅳ,所述第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构相同，所述第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ的结构相同且与第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构不相同，所述动平台和机架均为矩形、动平台的尺寸小于机架的尺寸且水平位于机架的上方，所述机架的四角依次连接有第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱，所述第一支链Ⅰ和第四支链Ⅳ位于一侧，第二支链Ⅱ和第三支琏Ⅲ位于另一侧，对称布置于动平台和机架的前后水平方向的纵向中心面的两侧，所述第一支链Ⅰ的第一球副、第二支链Ⅱ的第二球副、第三支琏Ⅲ的第三下球副和第四支链Ⅳ的第四下球副与动平台的四角依次成矩形可相对三自由度转动地连接，所述第一支链Ⅰ的第一转动副与第一立柱可转动地连接，所述第二支链Ⅱ的第二转动副与第二立柱可转动地连接，所述第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ与第三立柱可相对上下移动地连接，所述第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ与第四立柱可相对上下移动地连接，且所述第一支链Ⅰ的第一转动副、第二支链Ⅱ的第二转动副、第三支琏Ⅲ的第三上球副和第四支链Ⅳ的第四上球副的中心连线构成矩形。
[0006]优选的，所述第一立柱上设有第一旋转动力装置，所述第二立柱上设有第二旋转
动力装置，所述第三立柱上设有第一驱动机构,所述第四立柱上设有第二驱动机构,所述第一旋转动力装置和第二旋转动力装置的轴心线在水平方向平行且至机架顶面的距离相等，所述第一支链Ⅰ的第一转动副通过第一旋转动力装置与第一立柱可转动地连接，所述第二支链Ⅱ的第二转动副通过第二旋转动力装置与第二立柱可转动地连接，所述第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ通过第一驱动机构与第三立柱可相对上下移动地连接，所述第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ通过第二驱动机构与第四立柱可相对上下移动地连接。
[0007]优选的，所述第一驱动机构包含同纵向轴心的丝杆Ⅲ、螺旋副Ⅲ和第三旋转动力装置，以及移动副Ⅲ，所述第三旋转动力装置连接于第三立柱的上部，其驱动部向下与丝杆Ⅲ的顶端连接，所述第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ通过移动副Ⅲ与第三立柱的配合并通过第三螺旋副和丝杆Ⅲ的配合与第三立柱可相对上下移动地连接，所述第二驱动机构包括纵向同轴心的螺旋副Ⅳ、丝杆Ⅳ和第四旋转动力装置，以及移动副Ⅳ，所述第四旋转动力装置连接于第四立柱的上部，其驱动部向前下与丝杆Ⅳ的顶端连接，所述第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ通过移动副Ⅳ与第四立柱的配合并通过螺旋副Ⅳ和丝杆Ⅳ的配合与第四立柱可相对上下移动地连接。
[0008]优选的，所述第一驱动机构中的移动副Ⅲ为燕尾型移动副。
[0009]优选的，所述第二驱动机构中的移动副Ⅳ为燕尾型移动副。
[0010]优选的，所述第一驱动机构还包括至少一个支撑套Ⅲ，所述至少一个支撑套Ⅲ安装于第三立柱上、位于第三旋转动力装置的下方、滑块Ⅲ的上方，所述第一驱动机构的丝杆Ⅲ的下端穿过至少一个支撑套Ⅲ。
[0011]优选的，所述第二驱动机构还包括至少一个支撑套Ⅳ，所述至少一个支撑套Ⅳ安装于第四立柱上，位于第四旋转动力装置的下方、滑块Ⅳ的上方，所述第二驱动机构的丝杆Ⅳ的下端穿过至少一个支撑套Ⅱ。
[0012]优选的，所述第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱的水平截面形状为矩形结构。
[0013]优选的，所述第一支链Ⅰ中的第一下连杆和第一上连杆，第二支链Ⅱ中的第二下连杆和第二上连杆，以及第三支琏Ⅲ中的第三连杆和第四支链Ⅳ中的第四连杆的水平截面形状均为矩形结构或者均为圆形结构。
[0014]优选的，所述第一旋转动力装置、第二旋转动力装置、第一驱动机构中的第三旋转动力装置和第二驱动机构中的第四旋转动力装置均为舵机或者均为步进电机或者均为伺服电机。
[0015]与现有技术相比，本技术包含如下有益效果；
[0016]在本技术中，所述第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构相同，所述第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ的结构相同且与第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构不相同，第一支链Ⅰ和第四支链Ⅳ位于一侧，第二支链Ⅱ和第三支琏Ⅲ位于另一侧，对称布置于动平台和机架的前后水平方向的纵向中心面的两侧。于是，能够提高四条支链约束力的有效数目，运动容易控制并提高刚度，不会因受力严重而变坏。
附图说明
[0017]图1是本技术的对称四自由度并联机构初始状态示意图；
[0018]图2是本技术的对称四自由度并联机构Y轴移动示意图；
[0019]图3是本技术的对称四自由度并联机构Z轴移动示意图；
[0020]图4是本技术的对称四自由度并联机构X轴转动示意图；
[0021]图5是本技术的对称四自由度并联机构Y轴转动示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术的优选实施方式做详细说明。
[0023]需要理解的是，在本技术的描述中，术语“前后”、“水平”、“纵向”和“上部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组成部分必须具有特定的方位、并以特定的方位构造和操作。因此不能理解为对本技术的限制。
[0024]参见图1所示，本技术的对称四自由度并联机构，包括；动平台50和机架60，包含依次连接的第一球副11、第一下连杆12、第一移动副13、第一上连杆14和第一转动副15的第一支链Ⅰ，包含依次连接的第二球副21、第二下连杆22、第二移动副23、第二上连杆24、第二转动副25的第二支链Ⅱ，包含依次连接的第三下球副31、第三连杆32、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种对称四自由度并联机构，其特征在于：包括；动平台和机架，包含依次连接的第一球副、第一下连杆、第一移动副、第一上连杆和第一转动副的第一支链Ⅰ，包含依次连接的第二球副、第二下连杆、第二移动副、第二上连杆、第二转动副的第二支链Ⅱ，包含依次连接的第三下球副、第三连杆、第三上球副和滑块Ⅲ的第三支链Ⅲ，包含依次连接的第四下球副、第四连杆、第四上球副和四滑块Ⅳ的第四支链Ⅳ,所述第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构相同，所述第三支链Ⅲ和第四支链Ⅳ的结构相同且与第一支链Ⅰ和第二支链Ⅱ的结构不相同，所述动平台和机架均为矩形、动平台的尺寸小于机架的尺寸且水平位于机架的上方，所述机架的四角依次连接有第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱，所述第一支链Ⅰ和第四支链Ⅳ位于一侧，第二支链Ⅱ和第三支琏Ⅲ位于另一侧，对称布置于动平台和机架的前后水平方向的纵向中心面的两侧，所述第一支链Ⅰ的第一球副、第二支链Ⅱ的第二球副、第三支琏Ⅲ的第三下球副和第四支链Ⅳ的第四下球副与动平台的四角依次成矩形可相对三自由度转动地连接，所述第一支链Ⅰ的第一转动副与第一立柱可转动地连接，所述第二支链Ⅱ的第二转动副与第二立柱可转动地连接，所述第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ与第三立柱可相对上下移动地连接，所述第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ与第四立柱可相对上下移动地连接，且所述第一支链Ⅰ的第一转动副、第二支链Ⅱ的第二转动副、第三支琏Ⅲ的第三上球副和第四支链Ⅳ的第四上球副的中心连线构成矩形。2.如权利要求1所述的对称四自由度并联机构，其特征在于：所述第一立柱上设有第一旋转动力装置，所述第二立柱上设有第二旋转动力装置，所述第三立柱上设有第一驱动机构,所述第四立柱上设有第二驱动机构,所述第一旋转动力装置和第二旋转动力装置的轴心线在水平方向平行且至机架顶面的距离相等，所述第一支链Ⅰ的第一转动副通过第一旋转动力装置与第一立柱可转动地连接，所述第二支链Ⅱ的第二转动副通过第二旋转动力装置与第二立柱可转动地连接，所述第三支琏Ⅲ的滑块Ⅲ通过第一驱动机构与第三立柱可相对上下移动地连接，所述第四支链Ⅳ的滑块Ⅳ通过第二驱动机构与第四立柱可相对上下移动地连接。3.如权利要求2所述的对称四自...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛江，黄安东，江正清，
申请(专利权)人：重庆城市科技学院，
类型：新型
国别省市：
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