本发明专利技术公开了一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构，该并联机构包括有附加驱动支链、主动运动支链和动平台；附加驱动支链与主动运动支链设置在动平台的两侧。本发明专利技术的并联机构通过电机的驱动实现加载在动平台上的载体绕虚拟转动中心点O运动。使本发明专利技术的并联机构具有可调节性，提高了结构刚度和运动精度，可以通过扩展应用于对准、调平、柔性装配以及微操作领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种并联机构，更特别地说，是指一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构。
技术介绍
在机构学中，转动是基本的运动形式之一，转动构件与转动中心通常都靠一个物理的实际运动副连接。不过，也有例外，一小部分机构的一构件可绕空间上的一固定点进行转动，此固定点处不存在实际的转动副，而且该虚拟的固定点在机构远端。这种机构可以称为虚拟远程运动中心(Remote Center of Motion, RCM)机构。RCM机构实质上是一种少自由度的功能机构，它保证机构在整个操作过程中始终围绕一个固定的虚拟转动中心运动。 RCM机构可以单独作为机器人机构，也可作为多自由度机器人系统的一个模块。在某些特定的应用领域如微创外科手术等，该类机构具有明显的不可替代性。RCM机构的优势不仅体现于此，它同柔性机构有机结合，将会形成新的柔性铰链——RCM柔性铰链。近年来，对少自由度机构的研究已成为机构学领域研究热点之一。这是因为一旦明确了应用背景(如显微镜镜头或载物台)需求之后，专用机构的方案一般比通用结构更简单、易于控制和低廉。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构，该并联机构在动平台的两侧分别设置有一附加驱动支链、一主动运动支链，通过电机的驱动实现加载在动平台上的载体绕虚拟转动中心点0运动。使本专利技术的并联机构具有可调节性，提高了结构刚度和运动精度，可以通过扩展应用于对准、调平、柔性装配以及微操作领域。本专利技术的一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构，该并联机构包括有附加驱动支链、主动运动支链和动平台(3)；附加驱动支链与主动运动支链设置在动平台( 的两侧；主动运动支链包括有A连杆(11)、B连杆(12)、C连杆(13)、第一伺服电机(14)、 第一联轴器(15)、第一基座(16)、A销轴(17)、B销轴(18) ；A销轴(17)与B销轴(18)的结构相同；A连杆(11)与B连杆(12)平行放置，且C连杆(13)斜置于A连杆(11)与B连杆(12)之间；A连杆(11)的一端为圆柱(111)，A连杆(11)的另一端为U形叉结构(112)，该U 形叉(112)上设有E通孔(113)和F通孔(114)，该E通孔(113)和F通孔(114)用于放置 B销轴(18)；B连杆(12)的一端设有G通孔(121)，该G通孔(121)用于放置A销轴(17) ；B 连杆(12)的另一端为U形叉结构，该U形叉结构上设有H通孔(122)和I通孔(123)，该 H通孔(122)和I通孔(123)用于放置十字轴(124) ；B连杆(12)另一端的U形叉、十字轴 (124)和动平台(3)的虎克铰架(32)形成一个虎克铰链；C连杆(13)的一端设有J通孔(131)，该J通孔(131)用于放置B销轴(18) ；C连杆(13)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有K通孔(132)和L通孔(133)，该K通孔 (132)和L通孔(133)用于放置A销轴(17)；主动运动支链的装配关系为第一伺服电机(14)的输出轴连接在第一联轴器 (15)的一端上，A连杆(11)的圆柱(111)穿过第一基座(16)上的通孔后连接在第一联轴器(15)的另一端上，所述的第一基座(16)用于支撑起A连杆(11) ；A销轴(17)的一端顺次穿过C连杆(13)上的K通孔(132)、B连杆(12)上的G通孔(121)、C连杆(13)上的L 通孔(133)后连接一螺母，A销轴(17)与螺母的配合实现了 C连杆(13)的U形叉端与B连杆(12)的连接；B销轴(18)的一端顺次穿过A连杆(11)上的E通孔(113)、C连杆(13)上的J通孔(131)、A连杆(11)上的F通孔(114)后连接一螺母，B销轴(18)与螺母的配合实现了 C连杆(13)的一端与A连杆(11)的U形叉端的连接；十字轴(124)分别与B连杆 (12)的U形叉端、动平台(3)的虎克铰架(32)的连接，实现了主动运动支链与动平台(3) 的连接；附加驱动支链包括有D连杆01)、E连杆(22)、第二伺服电机(M)、第二联轴器 (25)、第二基座06)、C销轴(27)、D销轴08)；所述D连杆Ql)为V字形结构；所述E连杆02)为曲杆结构；D连杆的一端为圆柱端Oll)，D连杆的另一端上设有M通孔012)，该 M通孔(212)用于放置D销轴(28)；E连杆02)的一端设有N通孔021)，所述的N通孔(221)用于放置C销轴(Xt)； E连杆0 的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有0通孔(22 和P通孔023)，所述的 0通孔(222)和P通孔(223)用于放置C销轴(Jt)；附加驱动支链的装配关系为第二伺服电机04)的输出轴连接在第二联轴器 (25) 一端上，D连杆的圆柱011)穿过第二基座06)上的通孔后连接在第二联轴器 (25)的另一端上，所述的第二基座06)用于支撑起D连杆；C销轴(XT)的一端顺次穿过动平台(3)上的U形连接件(31)的B通孔(312)、E连杆Q2)上的N通孔021)、动平台(3)上的U形连接件(31)的A通孔(311)，采用C销轴07)实现了 E连杆Q2)的一端与动平台(3)上U形连接件(31)的连接；D销轴08)的一端顺次穿过E连杆02)上的 P通孔(223)、D连杆上的M通孔(212)、E连杆Q2)上的O通孔(222)，采用D销轴 (28)实现了 E连杆02)的U形叉端与D连杆另一端的连接；动平台(3)的一侧板面上设有U形连接件(31)，动平台( 的另一侧板面上设有虎克铰架(32)，一侧板面垂直于另一侧板面；所述U形连接件(31)的一支臂上设有A通孔(311)，所述U形连接件(31)的另一支臂上设有B通孔(312)，两支臂之间是U形槽(313)，该U形槽(313)用于放置附加驱动支链中E连杆02)的一端；所述A通孔(311)和B通孔(312)用于放置C销轴(JT)；所述虎克铰架(32)的一支臂上设有C通孔(321)，所述虎克铰架(32)的另一支臂上设有D通孔(322)，C通孔(321)与D通孔(32 用于放置主动驱动支链的B连杆(12) 一端的十字轴(1 )。所述的具有虚拟运动中心的两维转动并联机构，其动平台( 在B连杆(1 和E 连杆0 运动的共同作用下，产生绕虚拟转动中心O的两自由度转动。本专利技术两维转动并联机构的优点在于①采用附加驱动支链与主动运动支链相结合构成的并联机构，其结构刚度大。②载体加载在动平台的下方，执行末端在虚拟转动中心处不需布置机械装置，扩大了并联机构的工作空间。③本专利技术并联机构广泛见于精密加工设备、高速拾取装置、调姿对接装置、运动模拟装置、精细操纵与力传感装置、医疗机器人等各类应用中，尤其适合于对工作空间要求高的高速拾取装置、调姿对接装置及医疗机器人的末端执行器中。附图说明图1是本专利技术的结构图。图2是本专利技术第一运动支链的结构图。图3是本专利技术第二运动支链的结构图。图4是本专利技术动平台的结构图。图中11.A连杆111.圆柱 112.U形叉 113.E通孔114. F通孔 12. B连杆 121. G通孔 122. H通孔 123. I通孔124.十字轴 13.C连杆 131.J通孔 132.K通孔 133. L通孔14.第一伺服电机 15.第一联轴器 1本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构，其特征在于：该并联机构包括有附加驱动支链、主动运动支链和动平台（３）；附加驱动支链与主动运动支链设置在动平台（３）的两侧；主动运动支链包括有Ａ连杆（１１）、Ｂ连杆（１２）、Ｃ连杆（１３）、第一伺服电机（１４）、第一联轴器（１５）、第一基座（１６）、Ａ销轴（１７）、Ｂ销轴（１８）；Ａ销轴（１７）与Ｂ销轴（１８）的结构相同；Ａ连杆（１１）与Ｂ连杆（１２）平行放置，且Ｃ连杆（１３）斜置于Ａ连杆（１１）与Ｂ连杆（１２）之间；Ａ连杆（１１）的一端为圆柱（１１１），Ａ连杆（１１）的另一端为Ｕ形叉结构（１１２），该Ｕ形叉（１１２）上设有Ｅ通孔（１１３）和Ｆ通孔（１１４），该Ｅ通孔（１１３）和Ｆ通孔（１１４）用于放置Ｂ销轴（１８）；Ｂ连杆（１２）的一端设有Ｇ通孔（１２１），该Ｇ通孔（１２１）用于放置Ａ销轴（１７）；Ｂ连杆（１２）的另一端为Ｕ形叉结构，该Ｕ形叉结构上设有Ｈ通孔（１２２）和Ｉ通孔（１２３），该Ｈ通孔（１２２）和Ｉ通孔（１２３）用于放置十字轴（１２４）；Ｂ连杆（１２）另一端的Ｕ形叉、十字轴（１２４）和动平台（３）的虎克铰架（３２）形成一个虎克铰链；Ｃ连杆（１３）的一端设有Ｊ通孔（１３１），该Ｊ通孔（１３１）用于放置Ｂ销轴（１８）；Ｃ连杆（１３）的另一端为Ｕ形叉结构，该Ｕ形叉上设有Ｋ通孔（１３２）和Ｌ通孔（１３３），该Ｋ通孔（１３２）和Ｌ通孔（１３３）用于放置Ａ销轴（１７）；主动运动支链的装配关系为：第一伺服电机（１４）的输出轴连接在第一联轴器（１５）的一端上，Ａ连杆（１１）的圆柱（１１１）穿过第一基座（１６）上的通孔后连接在第一联轴器（１５）的另一端上，所述的第一基座（１６）用于支撑起Ａ连杆（１１）；Ａ销轴（１７）的一端顺次穿过Ｃ连杆（１３）上的Ｋ通孔（１３２）、Ｂ连杆（１２）上的Ｇ通孔（１２１）、Ｃ连杆（１３）上的Ｌ通孔（１３３）后连接一螺母，Ａ销轴（１７）与螺母的配合实现了Ｃ连杆（１３）的Ｕ形叉端与Ｂ连杆（１２）的连接；Ｂ销轴（１８）的一端顺次穿过Ａ连杆（１１）上的Ｅ通孔（１１３）、Ｃ连杆（１３）上的Ｊ通孔（１３１）、Ａ连杆（１１）上的Ｆ通孔（１１４）后连接一螺母，Ｂ销轴（１８）与螺母的配合实现了Ｃ连杆（１３）的一端与Ａ连杆（１１）的Ｕ形叉端的连接；十字轴（１２４）分别与Ｂ连杆（１２）的Ｕ形叉端、动平台（３）的虎克铰架（３２）的连接，实现了主动运动支链与动平台（３）的连接；附加驱动支链包括有Ｄ连杆（２１）、Ｅ连杆（２２）、第二伺服电机（２４）、第二联轴器（２５）、第二基座（２６）、Ｃ销轴（２７）、Ｄ销轴（２８）；所述Ｄ连杆（２１）为Ｖ字形结构；所述Ｅ连杆（２２）为曲杆结构；Ｄ连杆（２１）的一端为圆柱端（２１１），Ｄ连杆（２１）的另一端上设有Ｍ通孔（２１２），该Ｍ通孔（２１２）用于放置Ｄ销轴（２８）；Ｅ连杆（２２）的一端设有Ｎ通孔（２２１），所述的Ｎ通孔（２２１）用于放置Ｃ销轴（２７）；Ｅ连杆（２２）的另一端为Ｕ形叉结构，该Ｕ形叉上设有Ｏ通孔（２２２）和Ｐ通孔（２２３），所述的Ｏ通孔（２２２）和Ｐ通孔（２２３）用于放置Ｃ销轴（２７）；附加驱动支链的装配关系为：第二伺服电机（２４）的输出轴连接在第二联轴器（２５）一端上，Ｄ连杆（２１）的圆柱（２１１）穿过第二基座（２６）上的通孔后连接在第二联轴器（２５）的另一端上，所述的第二基座（２６）用于支撑起Ｄ连杆（２１）；Ｃ销轴（２７）的一端顺次穿过动平台（３）上的Ｕ形连接件（３１）的Ｂ通孔（３１２）、Ｅ连杆（２２）上的Ｎ通孔（２２１）、动平台（３）上的Ｕ形连接件（３１）的Ａ通孔（３１１），采用Ｃ销轴（２７）实现了Ｅ连杆（２２）的一端与动平台（３）上Ｕ形连接件（３１）的连接；Ｄ销轴（２８）的一端顺次穿过Ｅ连杆（２２）上的Ｐ通孔（２２３）、Ｄ连杆（２１）上的Ｍ通孔（２１２）、Ｅ连杆（２２）上的Ｏ通孔（２２２），采用Ｄ销轴（２８）实现了Ｅ连杆（２２）的Ｕ形叉端与Ｄ连杆（２１）另一端的连接；动平台（３）的一侧板面上设有Ｕ形连接件（３１），动平台（３）的另一侧板面上设有虎克铰架（３２），一侧板面垂直于另一侧板面；所述Ｕ形连接件（３１）的一支臂上设有Ａ通孔（３１１），所述Ｕ形连接件（３１）的另一支臂上设有Ｂ通孔（３１２），两支臂之间是Ｕ形槽（３１３），该Ｕ形槽（３１３）用于放置附加驱动支链中Ｅ连杆（２２）的一端；所述Ａ通孔（３１１）和Ｂ通孔（３１２）用于放置Ｃ销轴（２７）；所述虎克铰架（３２）的一支臂上设有Ｃ通孔（３２１），所述虎克铰架（３２）的另一支臂上设有Ｄ通孔（３２２），Ｃ通孔（３２１）与Ｄ通孔（３２２）用于放置主动驱动支链的Ｂ连杆（１２）一端的十字轴（１２４）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：裴旭，毕树生，宗光华，于靖军，李伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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