本发明专利技术涉及一种三移动一转动的四自由度双动平台并联机构，属于工业机器人领域，该机构包括定平台、上、下动平台以及四个支链，四个驱动装置；所述的动平台包括相互平行的上动平台、下动平台，连接所述上、下动平台的连接机构和传动机构；所述的四个支链中的第一和第三支链连接所述的定平台和上动平台，第二和第四支链连接所述的定平台和下动平台，所述传动机构主要由连杆滑块机构和滑块摇杆机构串联而成。本发明专利技术利用四杆机构的巧妙组合将移动运动输出为转动运动，且利用了四边形闭环机构的过约束特性和高刚度特性，提高整机并联机构的刚度和稳定性，并使结构更加紧凑。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于エ业机器人领域，具体涉及ー种三移动ー转动自由度的并联机构。
技术介绍
在エ业机器人领域，有一类机器人正吸引着很多学者和企业界越来越多的关注，即主要由并联机构组成的并联机器人。并联机构相对于串联机构，有着许多先天的特性，如结构简单、刚度高、无误差积累、运动部件质量小、易于实现高速运动等。其在某种程度上弥补了传统串联机器人的不足，在某些特定场合有非常大的用武之地，例如在某轻载エ况下需要机器人末端执行器能高速高加速度的实现定位、抓取等动作，此时并联机器人可更好的发挥其自身优势。总之，由并联机构组成的エ业机器人具有较高的研究价值，其应用前景值得期待，为此本专利技术g在设计ー种能实现轻载、高速、高加速运动的易于准确定位的并联机构。 美国专利文献US20090019960和EP1084802公开了ー种上下伸缩式三平一转并联机构，包括固定机架、四个主动支链和ー个动平台，每条支链包括主动杆和随动杆两部分。其中主动杆一端与固定机架通过ー个转动铰链或移动副相连接，另一端通过两个旋转铰链与随动杆的一端连接；随动杆的另一端通过两个旋转铰链与动平台连接，从而保证机构的平动；动平台由四个部件组成，其中两个部件需相互平行，另外两个部件与前述两个相互平行的部件通过转动铰链连接，通过部件之间的相互转动可实现绕垂直于动平台的轴线的转动自由度，同时配以相应的放大机构可扩大转角范围。上述机构相对巧妙的实现了机构的三个移动自由度和一个转动自由度，但其存在的局限性在于该机构动平台的多个部件处于同一个平面内，使动平台的尺寸较大，结构不紧凑，并且放大机构増加了动平台的重量，不利于提闻机构效率和动态性能。中国专利文献CN102161201A公开了ー种上下伸缩式的四自由度并联机构，如图I所示，包括包括固定架01、动平台以及对称设置在固定架与动平台之间的四组结构相同的支链，每个支链包括ー个近架杆02，和两个相互平行的远架杆04a，和04b，所述的动平台包括上平台05和下平台07，两者间通过至少三个连杆组导向机构06和一个丝杠结构连接，所述的连杆组导向机构包括与上平台05铰接的上连杆和与下平台07铰接的下连杆，所述的丝杠机构包括固定在上平台05上的丝杠螺母和与其转动连接的丝杠，丝杠由安装在所述下平台上的轴承支承。该机构通过驱动装置08驱动四个支链可以完成三个移动自由度，并且可通过丝杠机构和连杆组导向机构将上、下平台沿共轴线方向的相对移动转化为丝杠绕其轴线的转动，实现丝杠末端固结的末端执行器的ー转动自由度。该机构具有并联机构的ー些优点，同时也存在一定的局限，例如，其连杆组导向机构在运动过程中会向外支出，使得动平台结构不够紧凑，且其中的丝杠机构传动精度高，但对使用环境有较高要求，其作为相对较薄弱环节，如在恶劣エ况下，使用寿命将受到限制
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述技术问题，提供了一种新的三移动ー转动的四自由度双动平台并联机构，该机构的动平台结构更加紧凑，传动机构更加合理巧妙，连接机构更加优化，受カ更加均匀，使用寿命长，其エ业应用背景更值得期待。本专利技术提出的一种三移动ー转动的四自由度双动平台并联机构，该机构包括定平台、动平台以及连接所述定平台和动平台之间的第一、第二、第三、第四支链；所述定平台上固接有四个驱动装置，分别驱动四个支链；所述的动平台包括相互平行的上动平台、下动平台，连接所述上、下动平台的连接机构和传动机构，以及连接在下动平台的末端执行器，其特征在于，所述的四个支链中的第一和第三支链连接所述的定平台和上动平台，第二和第四支链连接所述的定平台和下动平台；四个支链结构相同，依次均匀分布且连接所述定平台和动平台的外周；每个支链均包括主动连杆、随动连杆，和多个运动副铰链，所述的主动连杆通过转动副与定平台链接，该转动副为驱动副，所述的随动连杆为平行四边形机构杆件，此平行四边形机构由两个平行且等长的长连杆和两个平行且等长的短连杆所组成，所述两个长连杆的两端分别通过球铰或者虎克铰链链接与两个短连杆的两端通过球铰或者 虎克铰链链接，所述的短连杆中的一个与主动连杆通过转动副连接，另ー个与动平台固接；所述传动机构主要由连杆滑块机构和滑块摇杆机构串联而成，其中，所述连杆滑块机构主要由垂直于上、下动平台平面之间的竖直第一连杆和设置在下动平台上的水平导轨和滑块组成，第一连杆一端通过旋转铰链与上动平台连接，另一端通过旋转铰链与滑块连接，所述的两个旋转铰链轴线平行；所述滑块摇杆机构主要由设置在下动平台平面上由第二连杆与摇杆组成，所述滑块与第二连杆的一端通过旋转铰链连接，第二连杆的另一端与摇杆通过旋转铰链连接，摇杆的另一端固结末端执行器；所述末端执行器由下动平台上的轴承支撑，并可绕轴承的轴线自由旋转。本专利技术的工作原理是四个结构相同的支链可以完成末端执行器的三个移动自由度，且通过由连杆滑块机构和滑块摇杆机构串联的传动机构，巧妙的将上、下平台的相对移动转化成末端执行器的转动自由度，由此可完成该并联机构的三移动ー转动的四个自由度。a)本专利技术与现有技术相比，其不同点在干由连杆滑块机构和滑块摇杆机构串联而成的传动机构巧妙合理的将上平台和下平台的相对运动转化成末端执行器的转动自由度，避免了使用相对较薄弱的丝杠传动机构，承载能力提高，使用范围变更广，井能提高整个机构的使用寿命。b)还可增加齿轮组放大机构，大大改善末端执行器的转动角度范围。c)动平台分为上动平台和下动平台，两者之间还可通过三组或四组对称布置的四边形连接机构连接，以起支撑作用，其四边形机构的运动轨迹均在其各自平面内，所以该机构结构更加紧凑优越。d)利用了上述的四边形机构的高刚度特性和过约束特性，有效提高了整个并联机构的稳定性和使用寿命。附图说明图I为已有的ー种上下伸縮式的四自由度并联机构。 图2为本专利技术的四自由度双动平台并联机构优选实施例结构示意图。图3为本专利技术动平台的实施例I结构示意图。图4为图3中动平台的传动机构结构示意图。图5为本专利技术的动平台另ー实施结构示意图。图中I-第一支链、II-第二支链、III-第三支链、IV-第四支链、I-定平台、2-驱动装置、3-主动连杆、4a-随动短连杆l、4b-随动短连杆2、5a-随动长连杆l、5b-随动长连杆2、6_动平台、7-上动平台、8-下动平台、9-平面四边形机构、9a-左上杆件、9b-右上杆件、9c-左下杆件、9d-右下杆件、10-转动副、11-第一连杆、12-转动副、13-滑块、14-水平导轨、15-转动副、16-第二连杆、17-末端执行器、18-第一轴承、19-摇杆、20-转动副、21-第二轴承、22-小齿轮、23-大齿轮具体实施方式 为了能进ー步了解本专利技术的内容和特点，结合附图和优选实施例对本专利技术作详细说明如下本专利技术提出了一种三转动ー移动的四自由度双动平台并联机构的优选实施例，如图2所示，包括定平台I、动平台6以及连接所述定平台I和动平台6之间的第一支链I、第ニ支链II、第三支链III、第四支链IV ;四个支链结构相同，依次均匀分布且连接所述定平台I和动平台6的外周；姆个支链均包括主动连杆3、随动短连杆4a,随动短连杆4b,随动长连杆5a，随动长连杆5b和多个运动副铰链，其中主动连杆3通过转动副与定平台I链接，此转动副为驱动副被驱动装置2驱动，随动短连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三移动ー转动的四自由度双动平台并联机构，该机构包括定平台、动平台以及连接所述定平台和动平台之间的第一、第二、第三、第四支链；所述定平台上固接有四个驱动装置，分别驱动四个支链；所述的动平台包括相互平行的上动平台、下动平台，连接所述上、下动平台的连接机构和传动机构，以及连接在下动平台的末端执行器，其特征在于，所述的四个支链中的第一和第三支链连接所述的定平台和上动平台，第二和第四支链连接所述的定平台和下动平台；四个支链结构相同，依次均匀分布且连接所述定平台和动平台的外周；每个支链均包括主动连杆、随动连杆，和多个运动副铰链，所述的主动连杆通过转动副与定平台链接，该转动副为驱动副，所述的随动连杆为平行四边形机构杆件，此平行四边形机构由两个平行且等长的长连杆和两个平行且等长的短连杆所组成，所述两个长连杆的两端分别通过球铰或者虎克铰链链接与两个短连杆的两端通过球铰或者虎克铰链链接，所述的短连杆中的ー个与主动连杆通过转动副连接，另ー个与动平台固接；所述传动机构主要由连杆滑块机构和滑块摇杆机构串联而成，其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘辛军，王立平，陈祥，谢福贵，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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