绳索驱动三转动自由度并联机构制造技术

本发明专利技术涉及一种绳索驱动的三转动自由度并联机构，包括静平台、动平台、三条主动支链和一条定长支链，主动支链均由下转动副、下虎克铰、系绳挂钩、电机、转轮、绳索、滑轮、上虎克铰与上转动副组成，定长支链由虎克铰、转动副和支撑杆组成，虎克铰与动平台连接，转动副与虎克铰连接，转动副的转轴与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端与静平台固结。本发明专利技术具有工作空间大、结构简单、制造成本低而且安装容易的特点，固结于静平台的定长支链所起到的支撑作用，为机构提供足够的刚度，本发明专利技术可应用于大范围的姿态调节与跟踪装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业机器人与机械制造的
，特别涉及一种绳索驱动的三转动 自由度并联机构，可应用于大范围的姿态跟踪与角度调节装置。
技术介绍
绳索驱动并联机构是一种新型的驱动并联机构，在起重机器人、虚拟现实的力反 馈装置和触觉装置、大型运动模拟器、大型射电望远镜的馈源支撑系统、超高速机器人、超 大工作空间的轻型机器人、风洞支撑系统、大型轮船舰艇制造和机械加工等方面都具有良 好的应用前景。在现有的技术中，绳索驱动并联机构与杆支撑并联机构比较，绳索驱动并联机构 具有结构简单、惯性小、工作空间大与响应快等特点。但是，由于在绳索驱动并联机构中，其 绳索只能承受拉力，不能承受压力，故现有的绳索驱动并联机构一般采用冗余驱动，即要在 末端执行器输出n个自由度的运动，必须至少有n+1根绳索来驱动，机构上采用过约束控制方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可实现三转动自由度的绳索驱动并联机构。本专利技术是这样实现的一种绳索驱动的三转动自由度并联机构，包括静平台、动 平台、三条主动支链和一条定长支链，其特征是所述的三条主动支链均由下转动副、下虎克 铰、系绳挂钩、电机、转轮、绳索、滑轮、上虎克铰与上转动副组成，其中下虎克铰通过下转动 副与静平台连接，系绳挂钩与电机固结于下虎克铰的上端面上，转轮连接电机转轴，上虎克 铰通过上转动副与动平台连接，滑轮连接上虎克铰，绳索一端连接系绳挂钩，并绕接于滑轮 上之后，另一端与转轮连接；所述定长支链由虎克铰、转动副和支撑杆组成，虎克铰与动平 台连接，转动副与虎克铰连接，转动副的转轴与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端与静平 台固结。所述主动支链上的上转动副与上虎克铰组合和下转动副与下虎克铰组合都可以 由三个转轴相互垂直的转动副组合代替，与动、静平台连接的上、下转动副轴线可以垂直于 动静平台也可以平行于动静平台。所述主动支链上的上转动副与上虎克铰组合和下转动副与下虎克铰组合都可以 由球铰链代替。所述定长支链上的转动副的轴线平行于支撑杆。所述定长支链上的虎克铰与转动副组合可以由三个转轴相互垂直的转动副组合 代替，也可以由球铰链代替。所述主动支链在空间中呈对称分布，主动支链与动平台的连接处呈等边三角形分 布，主动支链与静平台的连接处呈等边三角形分布。所述主动支链上虎克铰可以由两个转轴相互垂直的转动副组合来代替。所述定长支链上的虎克铰也可以由两个转轴相互垂直的转动副组合来代替。所述定动平台与静平台形状相似。所述主动支链与动平台连接处构成的三角形相似于主动支链与静平台连接处构 成的三角形。本专利技术采用由绳索驱动支链作为主动支链，具有工作空间大、结构简单、制造成本 低而且安装容易的特点，固结于静平台的定长支链所起到的支撑作用，为机构提供足够的 刚度，本专利技术可应用于大范围的姿态调节与跟踪装置。附图说明下面结合附图对本专利技术进行详述。图1是本专利技术的结构示意图。其中图中1.静平台、2.下转动副、3.下虎克铰、4.电机、5.转轮、6.绳索、7.滑轮、 8.上虎克铰、9.上转动副、10.动平台、11.虎克铰、12.转动副、13.支撑杆、14.系绳挂钩。具体实施例方式如图1所示，本专利技术为一种绳索驱动的三转动自由度并联机构，主要由静平台1、 动平台10、三条主动支链和一条定长支链组合而成，每条支链连接于动平台10与静平台1 之间。其中，三条主动支链的结构相同，都是由下转动副2、下虎克铰3、电机4、转轮5、绳索 6、滑轮7、系绳挂钩14、上虎克铰8与上转动副9组成，下虎克铰3通过下转动副2与静平 台1连接，系绳挂钩14与电机4固结于下虎克铰3的上端面上，转轮5连接电机4的转轴， 上虎克铰8通过上转动副9与动平台10相连接，滑轮7安装于上虎克铰8之上，绳索6的 一端连接在系绳挂钩14上，并绕接于滑轮7上，绳索6的另一端与转轮5连接，电机4驱动 转轮5转动进而拽拉绳索6，从而改变绳索6的长度，绳索6通过滑轮7对虎克铰8拽拉； 定长支链由虎克铰11、转动副12和支撑杆13组成，虎克铰11与动平台10连接，转动副12 与虎克铰11连接，转动副12的转轴与支撑杆13的一端连接，支撑杆13的另一端与静平 台固结，定长支链上的转动副12的轴线平行于支撑杆13，定长支链的一端垂直固结于静平 台。由于定长支链起到约束与支撑的作用，当三条支链上的绳索6的长度改变时，通过滑轮 7对上虎克铰8进行拽拉，就可以实现动平台的三自由度转动，动平台绕固定点的三个坐标 轴方向上作转动运动。作为本专利技术的其中的一个实施方案，主动支链上的上转动副9与上虎克铰8组合 和下转动副2与下虎克铰3组合可以由三个转轴相互垂直的转动副组合代替，与动、静平台 连接的上、下转动副轴线可以垂直于动静平台也可以平行于动静平台。作为本专利技术的其中的一个实施方案，主动支链上的上转动副9与上虎克铰8组合 和下转动副2与下虎克铰3组合都可以由球铰链代替。作为本专利技术的其中的一个实施方案，定长支链上的虎克铰11与转动副12组合可 以由三个转轴相互垂直的转动副组合代替，也可以由球铰链代替。在主动支链在空间中呈对称分布，主动支链与动平台10的连接处呈等边三角形 分布，主动支链与静平台1的连接处呈等边三角形分布。动平台10与静平台1形状相似。主 动支链与动平台10连接处构成的三角形相似于主动支链与静平台1连接处构成的三角形。权利要求一种绳索驱动的三转动自由度并联机构，包括静平台、动平台、三条主动支链和一条定长支链，其特征是所述的三条主动支链均由下转动副、下虎克铰、系绳挂钩、电机、转轮、绳索、滑轮、上虎克铰与上转动副组成，其中下虎克铰通过下转动副与静平台连接，系绳挂钩与电机固结于下虎克铰的上端面上，转轮连接电机转轴，上虎克铰通过上转动副与动平台连接，滑轮连接上虎克铰，绳索一端连接系绳挂钩，并绕接于滑轮上之后，另一端与转轮连接；所述定长支链由虎克铰、转动副和支撑杆组成，虎克铰与动平台连接，转动副与虎克铰连接，转动副的转轴与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端与静平台固结。2.根据权利要求1所述的绳索驱动的三转动自由度并联机构，其特征是所述主动支链 上的上转动副与上虎克铰组合和下转动副与下虎克铰组合都可以由三个转轴相互垂直的 转动副组合代替，与动、静平台连接的上、下转动副轴线可以垂直于动静平台也可以平行于 动静平台。3.根据权利要求1所述的绳索驱动的三转动自由度并联机构，其特征是所述主动支链 上的上转动副与上虎克铰组合和下转动副与下虎克铰组合都可以由球铰链代替。4.根据权利要求1或2或3所述的绳索驱动的三转动自由度并联机构，其特征是所述 定长支链上的转动副的轴线平行于支撑杆。5.根据权利要求1所述的绳索驱动的三转动自由度并联机构，其特征是定长支链上的 虎克铰与转动副组合可以由三个转轴相互垂直的转动副组合代替，也可以由球铰链代替。6.根据权利要求1所述的绳索驱动的三转动自由度并联机构，其特征是主动支链在空 间中呈对称分布，主动支链与动平台的连接处呈等边三角形分布，主动支链与静平台的连 接处呈等边三角形分布。7.根据权利要求1所述的绳索驱动的三转动自由度并联机构，其特征是主动支链上虎 克铰可以由两个转轴相互垂直的转动副组合来代替。8.根据权利要求1所述的绳索驱动的三转动自由度并联机构，其特征是定长支链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绳索驱动的三转动自由度并联机构，包括静平台、动平台、三条主动支链和一条定长支链，其特征是所述的三条主动支链均由下转动副、下虎克铰、系绳挂钩、电机、转轮、绳索、滑轮、上虎克铰与上转动副组成，其中下虎克铰通过下转动副与静平台连接，系绳挂钩与电机固结于下虎克铰的上端面上，转轮连接电机转轴，上虎克铰通过上转动副与动平台连接，滑轮连接上虎克铰，绳索一端连接系绳挂钩，并绕接于滑轮上之后，另一端与转轮连接；所述定长支链由虎克铰、转动副和支撑杆组成，虎克铰与动平台连接，转动副与虎克铰连接，转动副的转轴与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端与静平台固结。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永杰，邱可，李昇平，范颖晖，吴福培，
申请(专利权)人：汕头大学，汕头轻工装备研究院，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]