一种面对称型三转动并联机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种面对称型三转动并联机构，它由静平台、动平台和连接动、静平台的第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链构成，所述第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链呈120度空间对称分布；所述第二主动支链和所述第三主动支链具有相同的机械结构。本发明的一种面对称型三转动并联机构由第一主动支链及两条机械结构相同第二主动支链和第三主动支链组成，第二主动支链和第三主动支链相对第一主动支链空间对称分布，机构具有空间面对称结构，运动学性能与动力学性能具有面对称性，机构由连杆、转动副和虎克铰链组成，机构完全由普通铰链连接，结构简单，更易实现空间高速大转角三维转动。
【专利说明】 一种面对称型三转动并联机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及三转动并联机构，尤其涉及面对称型三转动并联机构。
【背景技术】
[0002]三转动并联机构在工业领域具有广泛的应用前景，可用于星间链路卫星的定位追踪装置，机器人肩/腕关节，微创手术机器手等。上述应用领域均要求三转动并联机构具有结构对称，速度快，转动范围大等特点。
[0003]目前，已提出的三转动并联机构受支链结构或运动副运动范围的限制，无法实现高速大转角运动，如专利⑶102120299 8所述的空间三转动并联机构的支链组成复杂，难以实现高速大转角运动；专利⑶1189288 0所述机构由三条结构相同的“万向节-移动副-圆柱副”组成，由于移动副和圆柱副的限制，该类机构无法实现高速转动。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种具有空间面对称结构的可实现高速、大转角运动的面对称型三转动并联机构。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]本发明的一种面对称型三转动并联机构，它由静平台、动平台和连接动、静平台的第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链构成，所述第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链呈120度空间对称分布；
[0007]所述第一主动支链包括安装在静平台上的第一静平台转动副，所述静平台通过第一静平台转动副与下弧形杆一端转动连接，所述下弧形杆另一端通过第一中间转动副与上弧形杆一端转动连接，所述上弧形杆另一端通过第一动平台转动副与动平台转动连接，所述第一静平台转动副、第一中间转动副和所述第一动平台转动副轴线汇交于动平台中心占.；，
[0008]所述第二主动支链和所述第三主动支链具有相同的机械结构，均包括安装在静平台上的静平台虎克铰链，所述静平台通过所述静平台虎克铰链与下连杆一端转动连接，所述下连杆另一端通过中间转动副与上连杆一端转动连接，所述上连杆另一端通过动平台虎克铰链与动平台转动连接；每一条主动支链中的静平台虎克铰链近架轴线和动平台虎克铰链近架轴线汇交于动平台中心点，每一条主动支链中的静平台虎克铰链远架轴线、中间转动副轴线和动平台虎克铰链远架轴线彼此平行且垂直于该条主动支链中的静平台虎克铰链近架轴线和动平台虎克铰链近架轴线；
[0009]所述第二主动支链与第三主动支链的动平台虎克铰链近架轴线以及第一动平台转动副轴线共面且呈120度对称分布。
[0010]本发明的优点在于:
[0011]本发明的一种面对称型三转动并联机构由第一主动支链及两条机械结构相同第二主动支链和第三主动支链组成，第二主动支链和第三主动支链相对第一主动支链空间对称分布，机构具有空间面对称结构，运动学性能与动力学性能具有面对称性，机构由连杆、转动副和虎克铰链组成，机构完全由普通铰链连接，结构简单，更易实现空间高速大转角三维转动，可应用于卫星追踪定位，机器人肩/腕关节姿态调整等场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的一种面对称型三转动并联机构的结构示意图；
[0013]图2是图1所示的机构中的第一主动支链的结构示意图；
[0014]图3是图1所示的机构中的第二主动支链与第三主动支链的结构示意图。
[0015]附图标记:静平台1第一主动支链2第二主动支链3第三主动支链4动平台5第一静平台转动副6下弧形杆7第一中间转动副8上弧形杆9第一动平台转动副10静平台虎克铰链11下连杆12中间转动副13上连杆14动平台虎克铰链15动平台中心点？第一静平台转动副轴线3第一中间转动副轴线6第一动平台转动副轴线。静平台虎克铰链近架轴线(1静平台虎克铰链远架轴线6中间转动副轴线？动平台虎克铰链远架轴线8动平台虎克铰链近架轴线
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
[0017]如附图所示的本发明的一种面对称型三转动并联机构，它由静平台1、动平台5和连接动、静平台的第一主动支链2、第二主动支链3和第三主动支链4构成，所述第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链呈120度空间对称分布；
[0018]所述第一主动支链2包括安装在静平台上的第一静平台转动副6，所述静平台通过第一静平台转动副与下弧形杆7 —端转动连接，所述下弧形杆另一端通过第一中间转动副8与上弧形杆9 一端转动连接，所述上弧形杆另一端通过第一动平台转动副10与动平台5转动连接，所述第一静平台转动副轴线￡1、第一中间转动副轴线13和所述第一动平台转动副轴线0汇交于动平台中心点？；
[0019]所述第二主动支链3和所述第三主动支链4具有相同的机械结构，均包括安装在静平台1上的静平台虎克铰链11，所述静平台1通过所述静平台虎克铰链11与下连杆12一端转动连接，所述下连杆12另一端通过中间转动副13与上连杆14 一端转动连接，所述上连杆14另一端通过动平台虎克铰链15与动平台5转动连接；每一条主动支链中的静平台虎克铰链近架轴线(1和动平台虎克铰链近架轴线卜汇交于动平台中心点？，每一条主动支链中的静平台虎克铰链远架轴线6、中间转动副轴线？和动平台虎克铰链远架轴线8彼此平行且垂直于该条主动支链中的静平台虎克铰链近架轴线(1和动平台虎克铰链近架轴线匕；
[0020]所述第二主动支链3与第三主动支链4的动平台虎克铰链近架轴线11以及第一动平台转动副轴线。共面且呈120度对称分布。
[0021]下面再结合每一幅图对本发明加以详细说明。
[0022]如图1所示，本发明的一种面对称型三转动并联机构由静平台1、动平台5和连接动、静平台的第一主动支链2、第二主动支链3和第三主动支链4构成。
[0023]如图2所示，所述第一主动支链2由第一静平台转动副6、下弧形杆7、第一中间转动副8、上弧形杆9和第一动平台转动副10组成。所述静平台1通过所述第一静平台转动副6与所述下弧形杆7 —端转动连接，所述下弧形杆7另一端通过所述第一中间转动副8与所述上弧形杆9 一端转动连接，所述上弧形杆9另一端通过所述第一动平台转动副10与所述动平台5转动连接。所述第一静平台转动副轴线￡1、所述第一中间转动副轴线13和所述第一动平台转动副轴线。汇交于所述动平台中心点？。
[0024]如图3所示，所述第二主动支链3和所述第三主动支链4具有相同的机械结构，均由静平台虎克铰链11，下连杆12，中间转动副13，上连杆14和动平台虎克铰链15组成。所述静平台1通过所述静平台虎克铰链11与所述下连杆12 —端转动连接，所述下连杆12另一端通过所述中间转动副13与所述上连杆14 一端转动连接，所述上连杆14另一端通过所述动平台虎克铰链15与所述动平台5转动连接。在所述第二主动支链3和所述第三主动支链4内，所述静平台虎克铰链近架轴线(1和所述动平台虎克铰链近架轴线11汇交于所述动平台中心点？，所述静平台虎克铰链远架轴线6、所述中间转动副轴线？和所述动平台虎克铰链远架轴线8彼此平行且垂直于所述静平台虎克铰链近架轴线(1和所述动平台虎克铰链近架轴线匕。
[0025]所述第一主动支链2、所述第二主动支链3和所述第三主动支链4呈120度空间对称分布，所述第二主动支链3和所述第三主动支链4的动平台虎克铰链近架轴线11和所述第一动平台转动副轴线。共面且呈120度对称分布。
[0026]如图2所示，由于所述第一静平台转动副轴线1所述第一中间转动副轴线6和所述第一动平台转动副轴线^汇交于所述动平台中心点？，故所述第一主动支链2具有空间三自由度转动能力，其三自由度转动中心点为动平台中心点？，三条转动轴线分别与所述第一静平台转动副轴线￡1、所述第一中间转动副轴线13和所述第一动平台转动副轴线0重合；如图3所示，所述第二主动支链3和所述第三主动支链4内静平台虎克铰链近架轴线(1和所述动平台虎克铰链近架轴线11汇交于所述动平台中心点？，而所述静平台虎克铰链远架轴线6、所述中间转动副轴线？和所述动平台虎克铰链远架轴线8彼此平行且垂直于所述静平台虎克铰链近架轴线(1和所述动平台虎克铰链近架轴线匕故所述第二主动支链3和所述第三主动支链4具有空间三自由度转动和两自由度移动能力，其三自由度转动中心为动平台中心点？，三条转动轴线分别与所述静平台虎克铰链近架轴线(1和所述动平台虎克铰链近架轴线卜重合，与所述动平台虎克铰链远架轴线8平行，两自由度移动轴线为空间内任意两条垂直于所述静平台虎克铰链远架轴线6的互不平行的直线。由于所述第一主动支链2、所述第二主动支链3和所述第三主动支链4均以动平台中心点？为三转动中心点，故在所述第一主动支链2、所述第二主动支链3和所述第三主动支链4共同作用下，所述动平台5具有以动平台中心点？为转动中心点的空间三转动能力；而所述第一主动支链不具有空间移动能力，故所述第二主动支链3和所述第三主动支链4的两自由度移动能力被所述第一主动支链2限制，所述动平台5仅实现绕动平台中心点？的空间三自由度转动。(有关转动中心点与移动平面的定义可详见文献“061^6 11.1116 116 81-0111)
0？130(178 ^1111 (1^1116111:81 七001111601181118111 (1681^11.16011 1&011
111601-71999:34:719-730.翼刚体位移李子群，机械设计基础工具.机械原理
1999:34:719-730.”)
[0027]本发明的一种面对称型三转动并联机构的运动副完全由转动副和虎克铰链组成，而相对移动副、螺旋副及圆柱副而言，转动副和虎克铰链具有更好的高速运动能力，可支持支链大范围转动，从而保证机构实现大范围转动运动。
[0028]以上对本发明的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本发明的实施方式并不局限于上述的【具体实施方式】。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，做出其他变化或变型，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种面对称型三转动并联机构，它由静平台、动平台和连接动、静平台的第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链构成，所述第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链呈120度空间对称分布； 所述第一主动支链包括安装在静平台上的第一静平台转动副，所述静平台通过第一静平台转动副与下弧形杆一端转动连接，所述下弧形杆另一端通过第一中间转动副与上弧形杆一端转动连接，所述上弧形杆另一端通过第一动平台转动副与动平台转动连接，所述第一静平台转动副、第一中间转动副和所述第一动平台转动副轴线汇交于动平台中心点；所述第二主动支链和所述第三主动支链具有相同的机械结构，均包括安装在静平台上的静平台虎克铰链，所述静平台通过所述静平台虎克铰链与下连杆一端转动连接，所述下连杆另一端通过中间转动副与上连杆一端转动连接，所述上连杆另一端通过动平台虎克铰链与动平台转动连接；每一条主动支链中的静平台虎克铰链近架轴线和动平台虎克铰链近架轴线汇交于动平台中心点，每一条主动支链中的静平台虎克铰链远架轴线、中间转动副轴线和动平台虎克铰链远架轴线彼此平行且垂直于该条主动支链中的静平台虎克铰链近架轴线和动平台虎克铰链近架轴线； 所述第二主动支链与第三主动支链的动平台虎克铰链近架轴线以及第一动平台转动副轴线共面且呈120度对称分布。
【文档编号】B25J9/00GK104308835SQ201410577211
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】宋轶民, 齐杨, 孙涛 申请人:天津大学