一种三转动球面并联机构制造技术

一种三转动球面并联机构，它由上动平台、下静平台及连接上动平台和下静平台的一条混合链及一条简单支链组成，混合链由四个圆弧型杆通过三个转动副依次串接后，其二端外接圆弧型杆分别与下静平台以二个转动副连接；进一步，又在依次串联的五个转动副中的第三个转动副的轴线上再串联一个共轴线的转动副，且该转动副与上动平台机械连接；而简单支链包括两个圆弧形杆，两圆弧型杆的一端以一转动副连接后，另一端分别与下静平台、上动平台以二转动副联接。混合链上六个转动副的轴线和简单支链上三个转动副的轴线，共九个转动副的轴线必须相交于转动中心点。控制下静平台上三个转动副的运动，即可实现上动平台绕转动中心点的三维纯转动输出。该机构结构简单、工作空间较大、便于制造安装，可作为工作平台、雷达跟踪、机器人关节等的执行机构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种并联虚轴机床、工作台与机器人关节的执行机构，具体地说是为并联结构虚轴机床、操作工作台与机器人关节提供一种新型的三维转动球面机构。
技术介绍
并联机构在机器人、虚拟轴机床、坐标测量机、工作平台等装置上获得了广泛应用，自由度为2 5的少自由度并联机构更具有实用价值。研究较多的有三维平移并联机构，如Delta机构、Mar Like机构、Tsai氏三维平移并联机构(美国专利号5656905， 1997)，其主要特点是运动学正解为8次，且位置与方向解耦。三维转动并联机构也可广泛应用于机械加工、雷达跟踪、舞台照明、机器人关节等场合，加拿大学者Gosselin最早研究、设计基于球面并联机构的“灵巧眼”，后来，国内一些学者也提出了一些球面并联机构或装置，例，专利ZL022090649、ZL200810055018. 6, 201010126955. 3,201010274735. 5等所述的三维转动并联机构。总之，相对来说，三维转动并联机构的型式还比较少，需要综合结构简单、控制解耦、刚度好的实用化新机型。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一个结构简单、控制解耦、刚度好的新型三维转动球面并联机构。本专利技术所述的一种三转动球面并联机构，由上动平台( 、下静平台(0)及连接上动平台(5)和下静平台(0)的一条混合链及一条简单支链组成，混合链的结构为圆弧型杆一(1)、圆弧型杆二 O)、圆弧型杆三(3)、圆弧型杆四(4)分别以转动副二(R12)、转动副三(R13)、转动副四(R14)连接后，圆弧型杆一(1)、圆弧型杆四(4)的另一端分别与下静平台 (0)以转动副一(R11)、转动副五(R15)连接，且这五个转动副的轴线必须相交于转动中心点 (0')；进一步，又在转动副三(R13)的轴线上再串联一个共轴线的转动副六0 24)，且转动副六(R24)与上动平台(5)机械连接；而简单支链的结构是圆弧形杆五(7) —端和静平台 (0)以转动副七(R21)联接后，另一端以转动副八(R22)与圆弧形杆六(6)的一端连接，而圆弧形杆六(6)的另一端以转动副九(R23)和上动平台( 联接。进一步，混合链上的转动副一(Rn)、转动副二(R12)、转动副三(R13)、转动副四 (R14)、转动副五(R15)、转动副六(R24)，和简单支链上的转动副七(R21)、转动副八(R22)、转动副九0 23)，共九个转动副的轴线必须相交于转动中心点(0')。该机构结构简单、便于制造安装、控制与轨迹规划容易。附图说明附图1为本专利技术的一种结构示意图。具体实施方式下面通过附图和实例对本专利技术的技术给予进一步地说明。附图1所示的三转动球面并联机构为本专利技术的一个实施例，它由上动平台5、下静平台O及连接上动平台5和下静平台0的一条混合链及一条简单支链组成，混合链的结构是圆弧型杆一 1、圆弧型杆二 2、圆弧型杆三3、圆弧型杆四4分别以转动副二 R12、转动副三 R13、转动副四R14连接后，圆弧型杆一 1、圆弧型杆四4的另一端分别与下静平台0以转动副一 Rn、转动副五R15连接，且这五个转动副的轴线必须相交于转动中心点0'；进一步，又在转动副三R13的轴线上再串联一个共轴线的转动副六&4，且转动副六I^24与上动平台5机械连接；而简单支链的结构是圆弧形杆五7 —端和下静平台0以转动副七R21联接后，另一端以转动副八I^22与圆弧形杆六6的一端连接，而圆弧形杆六6的另一端以转动副九R23和上动平台5联接。 进一步，混合链上的转动副一 Ii11、转动副二 R12、转动副三队3、转动副四R14、转动副五R15、转动副六Ii24，和简单支链上的转动副七Ii21、转动副八Ii22、转动副九&3，共九个转动副的轴线必须相交于转动中心点0'。 控制与下静平台0上的三个转动副t 21、Rn、R15的运动，就可实现上动平台5绕转动中心点0’的三维纯转动输出运动。该种球面并联机构的结构设计及驱动控制等均可按常规机电技术进行设计和安装，且结构简单、便于制造安装，可作为并联结构的虚拟轴机床、 工作平台、雷达跟踪、舞台照明、机器人关节的执行机构。权利要求1.一种三转动球面并联机构，由上动平台(5)、下静平台(0)及连接上动平台(5)和下静平台(0)的一条混合链及一条简单支链组成，其特征是混合链的结构为圆弧型杆一 (1)、圆弧型杆二 O)、圆弧型杆三(3)、圆弧型杆四(4)分别以转动副二(R12)、转动副三 (R13)、转动副四(R14)连接后，圆弧型杆一(1)、圆弧型杆四⑷的另一端分别与下静平台 (0)以转动副一(R11)、转动副五(R15)连接，且这五个转动副的轴线必须相交于转动中心点 (0’)；进一步，又在转动副三(R13)的轴线上再串联一个共轴线的转动副六(R24),且转动副六(R24)与上动平台(5)机械连接；而简单支链的结构是圆弧形杆五(7) —端和下静平台 (0)以转动副七(R21)联接后，另一端以转动副八(R22)与圆弧形杆六(6)的一端连接，而圆弧形杆六(6)的另一端以转动副九(R23)和上动平台( 联接。2.按权利要求1所述的三转动球面并联机构，其特征是混合链上的转动副一(R11)、转动副二(R12)、转动副三(R13)、转动副四(R14)、转动副五(R15)、转动副六(R24)，和简单支链上的转动副七(R21)、转动副八0 22)、转动副九(R23),共九个转动副的轴线必须相交于转动中心点(0')。全文摘要一种三转动球面并联机构，它由上动平台、下静平台及连接上动平台和下静平台的一条混合链及一条简单支链组成，混合链由四个圆弧型杆通过三个转动副依次串接后，其二端外接圆弧型杆分别与下静平台以二个转动副连接；进一步，又在依次串联的五个转动副中的第三个转动副的轴线上再串联一个共轴线的转动副，且该转动副与上动平台机械连接；而简单支链包括两个圆弧形杆，两圆弧型杆的一端以一转动副连接后，另一端分别与下静平台、上动平台以二转动副联接。混合链上六个转动副的轴线和简单支链上三个转动副的轴线，共九个转动副的轴线必须相交于转动中心点。控制下静平台上三个转动副的运动，即可实现上动平台绕转动中心点的三维纯转动输出。该机构结构简单、工作空间较大、便于制造安装，可作为工作平台、雷达跟踪、机器人关节等的执行机构。文档编号B23Q1/50GK102259269SQ20111018992公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日专利技术者余同柱, 杨廷力, 沈惠平, 潘祥生, 邓嘉鸣 申请人:常州大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种三转动球面并联机构，由上动平台（５）、下静平台（０）及连接上动平台（５）和下静平台（０）的一条混合链及一条简单支链组成，其特征是混合链的结构为：圆弧型杆一（１）、圆弧型杆二（２）、圆弧型杆三（３）、圆弧型杆四（４）分别以转动副二（Ｒ１２）、转动副三（Ｒ１３）、转动副四（Ｒ１４）连接后，圆弧型杆一（１）、圆弧型杆四（４）的另一端分别与下静平台（０）以转动副一（Ｒ１１）、转动副五（Ｒ１５）连接，且这五个转动副的轴线必须相交于转动中心点（Ｏ’）；进一步，又在转动副三（Ｒ１３）的轴线上再串联一个共轴线的转动副六（Ｒ２４），且转动副六（Ｒ２４）与上动平台（５）机械连接；而简单支链的结构是：圆弧形杆五（７）一端和下静平台（０）以转动副七（Ｒ２１）联接后，另一端以转动副八（Ｒ２２）与圆弧形杆六（６）的一端连接，而圆弧形杆六（６）的另一端以转动副九（Ｒ２３）和上动平台（５）联接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈惠平，杨廷力，邓嘉鸣，余同柱，潘祥生，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：32