一种新型四自由度空间并联机构的制作方法

本实用新型涉及并联机构领域，特别涉及一种可实现三维移动和一维转动的四自由度空间并联机构。

背景技术：

并联机构通常是指两个以上的支链将定平台和动平台连接起来，动平台具有两个或两个以上的自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。与串联机构不同，并联机构在实现控制时比较困难，且结构复杂，不易于进行运动学及动力学分析，但其优势也是非常突出的，并联机构在高速、高精度和高负载的场合相比于串联机构体现出了较强的优越性。目前，并联机构广泛用于物料分拣、并联机床、运动模拟器和操作器等领域。但现有的并联机构大多为复杂的多自由度并联机构，制造成本高，且不便于生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构相对简单、成本较低且易于生产制造的四自由度空间并联机构。

本实用新型的技术方案为：一种新型四自由度空间并联机构，包括固定支架和动平台，所述动平台是通过第一支链、第二支链、第三支链和第四支链四条驱动支链与固定支架连接的，所述第一支链和第三支链结构相同，包括第一主动臂和第一从动臂，第一主动臂上部通过转动副与竖直电机相连接，竖直电机固连在竖直电机支架上，竖直电机支架固连在固定支架上，第一主动臂下部通过虎克铰与第一从动臂相连接，第一从动臂通过球铰与动平台相连接，所述第二支链和第四支链结构相同，包括第二主动臂和四边形支链，所述四边形支链由两条短杆和两条长杆组成，四条杆通过转动副相连接，第二主动臂上部通过转动副与水平电机相连接，水平电机固连在水平电机支架上，水平电机支架固连在固定支架上，第二主动臂下部通过转动副与四边形支链相连，四边形支链通过转动副与动平台相连接。

优选的，所述四边形支链中的短杆和长杆皆为对称分布，且短杆之间和长杆之间两两平行。

优选的，所述第一主动臂和第三主动臂在竖直平面内旋转，所述第二主动臂和第四主动臂在水平平面内旋转。

优选的，所述动平台上设有两个球窝和两个转动孔用于和四条驱动支链连接，且球窝与转动孔皆为对称分布，均匀布置在以动平台中心点为圆心的圆上。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的三维移动和一维转动的四自由度空间并联机构结构简单，驱动方式容易实现，可实现高速运动，有较好的运动学性能和动力学性能，同时四条驱动支链均匀布置在固定支架的不同位置，避免支架集中受力，整体结构稳定。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型动平台连接处放大图；

图3是本实用新型虎克铰处放大图；

图4是本实用新型四边形支链结构示意图；

图5是本实用新型动平台结构示意图。

图中：1.固定支架，2.竖直电机，3.竖直电机支架，4.第一主动臂，5.虎克铰，6.第一从动臂，7.球铰，8.水平电机，9.水平电机支架，10.第二主动臂，11.四边形支链，12.动平台，13.第一支链，14.第二支链，15.第三支链，16.第四支链，111.长杆，112.短杆，121.球窝，122.转动孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步描述：

如图1—3所示，一种新型四自由度空间并联机构，包括固定支架1和动平台12，所述动平台12是通过第一支链13、第二支链14、第三支链15和第四支链16四条驱动支链与固定支架1连接的，所述第一支链13和第三支链15结构相同，包括第一主动臂4和第一从动臂6，第一主动臂4上部通过转动副与竖直电机2相连接，竖直电机2固连在竖直电机支架3上，竖直电机支架3固连在固定支架1上，第一主动臂4下部通过虎克铰5与第一从动臂6相连接，第一从动臂6通过球铰7与动平台12相连接，所述第二支链14和第四支链16结构相同，包括第二主动臂10和四边形支链11，所述四边形支链11由两条短杆112和两条长杆111组成，四条杆通过转动副相连接，第二主动臂10上部通过转动副与水平电机8相连接，水平电机8固连在水平电机支架9上，水平电机支架9固连在固定支架1上，第二主动臂10下部通过转动副与四边形支链11相连，四边形支链11通过转动副与动平台12相连接。

如图1所示，所述第一主动臂4在竖直平面内旋转，所述第二主动臂10在水平平面内旋转。

如图4所示，所述四边形支链11中的短杆112和长杆111皆为对称分布，且短杆112之间和长杆111之间两两平行。

如图5所示，所述动平台12上设有两个球窝121和两个转动孔122用于和四条驱动支链连接，且球窝121与转动孔122皆为对称分布，均匀布置在以动平台12中心点为圆心的圆上。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种新型四自由度空间并联机构，包括固定支架和动平台，其特征在于：所述动平台是通过第一支链、第二支链、第三支链和第四支链四条驱动支链与固定支架连接的，所述第一支链和第三支链结构相同，包括第一主动臂和第一从动臂，第一主动臂上部通过转动副与竖直电机相连接，竖直电机固连在竖直电机支架上，竖直电机支架固连在固定支架上，第一主动臂下部通过虎克铰与第一从动臂相连接，第一从动臂通过球铰与动平台相连接，所述第二支链和第四支链结构相同，包括第二主动臂和四边形支链，所述四边形支链由两条短杆和两条长杆组成，四条杆通过转动副相连接，第二主动臂上部通过转动副与水平电机相连接，水平电机固连在水平电机支架上，水平电机支架固连在固定支架上，第二主动臂下部通过转动副与四边形支链相连，四边形支链通过转动副与动平台相连接。

2.如权利要求1所述的一种新型四自由度空间并联机构，其特征在于：所述四边形支链中的短杆和长杆皆为对称分布，且短杆之间和长杆之间两两平行。

3.如权利要求1所述的一种新型四自由度空间并联机构，其特征在于：所述第一主动臂和第三主动臂在竖直平面内旋转，所述第二主动臂和第四主动臂在水平平面内旋转。

4.如权利要求1所述的一种新型四自由度空间并联机构，其特征在于：所述动平台上设有两个球窝和两个转动孔用于和四条驱动支链连接，且球窝与转动孔皆为对称分布，均匀布置在以动平台中心点为圆心的圆上。

技术总结
本实用新型公开了一种新型四自由度空间并联机构，包括固定支架和动平台，所述动平台是通过第一支链、第二支链、第三支链和第四支链四条驱动支链与固定支架连接的，所述第一支链和第三支链结构相同，包括第一主动臂和第一从动臂，第一主动臂和第一从动臂通过虎克铰连接，所述第二支链和第四支链结构相同，包括第二主动臂和四边形支链，第二主动臂和四边形支链通过转动副连接。该并联机构可实现三维移动和一维转动，机构结构简单，驱动方式容易实现，可实现高速运动，有较好的运动学性能和动力学性能，同时四条驱动支链均匀布置在固定支架的不同位置，避免支架集中受力，整体结构稳定。

技术研发人员：郭景尧;唐月飞;崔梦强;江守源;潘鹏;陈修龙
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2019.11.16
技术公布日：2020.07.17