一种分支对称的三平移并联机构

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种分支对称的三平移并联机构。

背景技术：

现有的三平移并联机构的驱动副较少，多为单一驱动，导致刚度较低，承载能力差，不易控制。

因而，提供一种分支对称的三平移并联机构是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种分支对称的三平移并联机构，以解决上述现有技术存在的问题，该机构分支含闭环单元，结构紧凑，分支对称分布，刚度高，驱动副的数量多余自由度，实现冗余驱动，避免了单一驱动导致承载能力不足的情况，提高机构的承载能力、驱动稳定性、整体刚度等性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种分支对称的三平移并联机构，包括定平台和设置于所述定平台顶部的动平台，所述定平台和动平台之间设置有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链；

所述第一支链包括第一支链第一连杆、第一支链第二连杆、第一支链第三连杆、第一支链滑块、第一支链圆柱副、第一支链第一转动副、第一支链第二转动副、第一支链第三转动副、第一支链移动副；其中所述第一支链移动副、第一支链第三转动副为驱动副；

所述第一支链第一连杆顶端和第一支链第二连杆顶端通过所述第一支链圆柱副与所述动平台首端设置的圆柱滑轨连接，所述第一支链第一连杆末端通过第一支链第一转动副与所述第一支链滑块连接，所述第一支链滑块通过第一支链移动副和所述定平台首端设置的第一竖直滑轨连接，所述第一支链第二连杆末端通过第一支链第二转动副和所述第一支链第三连杆顶端连接，所述第一支链第三连杆末端通过第一支链第三转动副和所述定平台上的第一固定铰支座连接，所述第一固定铰支座设置于所述第一竖直滑轨的内侧；

所述第三支链包括第三支链第一连杆、第三支链第二连杆、第三支链第三连杆、第三支链滑块、第三支链圆柱副、第三支链第一转动副、第三支链第二转动副、第三支链第三转动副、第三支链移动副；其中所述第三支链移动副、第三支链第三转动副为驱动副；

所述第三支链第一连杆顶端和第三支链第二连杆顶端通过所述第三支链圆柱副与所述动平台尾端设置的圆柱滑轨连接，所述第三支链第一连杆末端通过第三支链第一转动副与所述第三支链滑块连接，所述第三支链滑块通过第三支链移动副和所述定平台尾端设置的第三竖直滑轨连接，所述第三支链第二连杆末端通过第三支链第二转动副和所述第三支链第三连杆顶端连接，所述第三支链第三连杆末端通过第三支链第三转动副和所述定平台上的第二固定铰支座连接，所述第二固定铰支座设置于所述第三竖直滑轨的内侧；

所述第二支链包括第二支链第一连杆、第二支链第二连杆、第二支链第一滑块、第二支链第二滑块、第二支链圆柱副、第二支链第一转动副、第二支链第二转动副、第二支链第一移动副和第二支链第二移动副；其中所述第二支链第一移动副和第二支链第二移动副为驱动副；

所述第二支链第一连杆顶端和第二支链第二连杆顶端通过第二支链圆柱副和所述动平台一侧设置的圆柱滑轨连接，第二支链第一连杆末端通过第二支链第一转动副和第二支链第一滑块连接，所述第二支链第一滑块通过第二支链第一移动副和所述定平台一侧设置的第二竖直滑轨连接，所述第二支链第二连杆末端通过第二支链第二转动副和所述第二支链第二滑块连接，所述第二支链第二滑块通过第二支链第二移动副和所述定平台上设置的水平滑轨连接，且所述第二支链第二滑块设置于所述第二竖直滑轨的内侧；

所述第四支链包括第四支链第一连杆、第四支链第二连杆、第四支链第一滑块、第四支链第二滑块、第四支链圆柱副、第四支链第一转动副、第四支链第二转动副、第四支链第一移动副和第四支链第二移动副；其中所述第四支链第一移动副和第四支链第二移动副为驱动副；

所述第四支链第一连杆顶端和第四支链第二连杆顶端通过第四支链圆柱副和所述动平台另一侧设置的圆柱滑轨连接，第四支链第一连杆末端通过第四支链第一转动副和第四支链第一滑块连接，所述第四支链第一滑块通过第四支链第一移动副和所述定平台另一侧设置的第四竖直滑轨连接，所述第四支链第二连杆末端通过第四支链第二转动副和所述第四支链第二滑块连接，所述第四支链第二滑块通过第四支链第二移动副和所述定平台上设置的水平滑轨连接，且所述第四支链第二滑块设置于所述第四竖直滑轨的内侧。

优选地，所述动平台和所述定平台均为矩形平台，所述圆柱滑轨分别设置于所述动平台的四边处；所述第一竖直滑轨、第二竖直滑轨、第三竖直滑轨和第四竖直滑轨垂直于所述定平台并位于所述定平台的四角处，所述水平滑轨设置于所述第二竖直滑轨、第四竖直滑轨所在的所述定平台的两个直角的连接上。

优选地，所述第一支链和第三支链结构相同并对称设置；所述第二支链和第四支链结构相同并对称设置。

优选地，所述第一支链移动副、第三支链移动副、第二支链第一移动副、第二支链第二移动副、所述第四支链第一移动副和第四支链第二移动副为电机驱动丝杠产生的移动副，所述第一支链第三转动副、第三支链第三转动副为电机旋转产生的转动副。

优选地，所述第一支链圆柱副、第一支链第一转动副、第一支链第二转动副、第一支链第三转动副的轴线相互平行，且与第一支链移动副运动方向垂直；所述第三支链圆柱副、第三支链第一转动副、第三支链第二转动副、第三支链第三转动副的轴线相互平行，且与第三支链移动副运动方向垂直。

优选地，所述第二支链圆柱副、第二支链第一转动副、第二支链第二转动副的轴线相互平行，且与第二支链第一移动副运动方向、第二支链第二移动副运动方向垂直；所述第四支链圆柱副、第四支链第一转动副、第四支链第二转动副的轴线相互平行，且与第四支链第一移动副运动方向、第四支链第二移动副运动方向垂直。

优选地，所述第一支链移动副、第三支链移动副、第二支链第一移动副、第四支链移动副平行，且均与定平台垂直；所述第一支链圆柱副、第一支链第一转动副、第一支链第二转动副、第一支链第三转动副、第三支链圆柱副、第三支链第一转动副、第三支链第二转动副、第三支链第三转动副的轴线垂直于所述第二支链圆柱副、第二支链第一转动副、第二支链第二转动副、第四支链圆柱副、第四支链第一转动副、第四支链第二转动副的轴线。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明提供的分支对称的三平移并联机构，驱动动平台相对于定平台实现空间三个方向的平移运动，驱动副的数量大于自由度的数量，实现了冗余驱动。本并联机构支链对称分布，其承载能力强，计算和控制简单，可应用于货物的搬运与分拣、大型零部件精密机床、大型工程机械隔振系统等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中分支对称的三平移并联机构的立体结构示意图；

图2为本发明中分支对称的三平移并联机构的侧视图；

图3为本发明中分支对称的三平移并联机构的立体结构示意图；

图4为本发明中分支对称的三平移并联机构的正视图；

图中：1-第一支链，1-1-第一支链第一连杆，1-2-第一支链滑块，1-3-第一支链第二连杆，1-4-第一支链第三连杆，1-5-第一固定铰支座，1a-第一支链圆柱副，1b-第一支链第一转动副，1c-第一支链移动副，1d-第一支链二转动副，1e-第一支链第三转动副；

2-第二支链，2-1-第二支链第一连杆，2-2-第二支链第一滑块，2-3-第二支链第二连杆，2-4-第二支链第二滑块，2a-第二支链圆柱副，2b-第二支链第一转动副，2c-第二支链第一移动副，2d-第二支链第二转动副，2e-第二支链第二移动副；

3-第三支链，3-1-第三支链第一连杆，3-2-第三支链滑块，3-3-第三支链第二连杆，3-4-第三支链第三连杆，3-5-第二固定铰支座，3a-第三支链圆柱副，3b-第三支链第一转动副，3c-第三支链移动副，3d-第三支链二转动副，3e-第三支链第三转动副；

4-第四支链，4-1-第四支链第一连杆，4-2-第四支链第一滑块，4-3-第四支链第二连杆，4-4-第四支链第二滑块，4a-第四支链圆柱副，4b-第四支链第一转动副，4c-第四支链第一移动副，4d-第四支链第二转动副，4e-第四支链第二移动副；

5-动平台，6-定平台，7-第一竖直滑轨，8-第二竖直滑轨，9-第三竖直滑轨，10-第四竖直滑轨，11-水平滑轨，12-圆柱滑轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种分支对称的三平移并联机构，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例中的分支对称的三平移并联机构，如图1-4所示，包括定平台6和设置于定平台6顶部的动平台5，定平台6和动平台5之间设置有第一支链1、第二支链2、第三支链3、第四支链4，第一支链1和第三支链3结构相同且对称布置，第二支链2和第四支链4结构相同且对称布置。第二支链2和第四支链4各包含两个移动副且都为驱动副，第一支链1和第三支链3中包含一个移动副，该移动副和与定平台连接的转动副为驱动副。故该并联机构共包含8个驱动副。通过驱动第一支链移动副1c、第一支链第三转动副1e、第二支链第一移动副2c、第二支链第二移动副2e、第三支链移动副3c、第三支链第三转动副3e、第四支链第一移动副4c、第四支链第二移动副4e共8个移动副，驱动动平台5相对于定平台6实现空间三个方向的平移运动，驱动副的数量大于自由度的数量，实现了冗余驱动。本并联机构支链对称分布，其承载能力强，计算和控制简单，可应用于货物的搬运与分拣、大型零部件精密机床、大型工程机械隔振系统等。

于本具体实施例中，第一支链1包括第一支链第一连杆1-1、第一支链第二连杆1-3、第一支链第三连杆1-4，第一支链滑块1-2、第一支链圆柱副1a、第一支链第一转动副1b、第一支链第二转动副1d、第一支链第三转动副1e和第一支链移动副1c，第一支链第一连杆1-1顶端和第一支链第二连杆1-3顶端通过第一支链圆柱副1a与动平台5首端设置的圆柱滑轨12连接，第一支链第一连杆1-1末端通过第一支链第一转动副1b与第一支链滑块1-2连接，第一支链滑块1-2通过第一支链移动副1c和定平台6首端设置的第一竖直滑轨7连接，第一支链第二连杆1-3末端通过第一支链第二转动副1d和第一支链第三连杆1-4顶端连接，第一支链第三连杆1-4末端通过第一支链第三转动副1e和定平台6上的第一固定铰支座1-5连接，第一固定铰支座1-5设置于第一竖直滑轨7的内侧；

第三支链3包括第三支链第一连杆3-1、第三支链第二连杆3-3、第三支链第三连杆3-4、第三支链滑块3-2、第三支链圆柱副3a、第三支链第一转动副3b、第三支链第二转动副3d、第三支链第三转动副3e、第三支链移动副3c；其中第三支链移动副3c、第三支链第三转动副3e为驱动副；

第三支链第一连杆3-1顶端和第三支链第二连杆3-3顶端通过第三支链圆柱副3a与动平台5尾端设置的圆柱滑轨12连接，第三支链第一连杆3-1末端通过第三支链第一转动副3b与第三支链滑块3-2连接，第三支链滑块3-2通过第三支链移动副3c和定平台6尾端设置的第三竖直滑轨9连接，第三支链第二连杆3-3末端通过第三支链第二转动副3d和第三支链第三连杆3-4顶端连接，第三支链第三连杆3-4末端通过第三支链第三转动副3e和定平台6上的第二固定铰支座3-5连接，第二固定铰支座3-5设置于第三竖直滑轨9的内侧；

第二支链2包括第二支链第一连杆2-1、第二支链第二连杆2-3、第二支链第一滑块2-2、第二支链第二滑块2-4、第二支链圆柱副2a、第二支链第一转动副2b、第二支链第二转动副2d、第二支链第一移动副2c和第二支链第二移动副2e；其中第二支链第一移动副2c和第二支链第二移动副2e为驱动副；

第二支链第一连杆2-1顶端和第二支链第二连杆2-3顶端通过第二支链圆柱副2a和动平台5一侧设置的圆柱滑轨12连接，第二支链第一连杆2-1末端通过第二支链第一转动副2b和第二支链第一滑块2-2连接，第二支链第一滑块2-2通过第二支链第一移动副2c和定平台6一侧设置的第二竖直滑轨8连接，第二支链第二连杆2-3末端通过第二支链第二转动副2d和第二支链第二滑块2-4连接，第二支链第二滑块2-4通过第二支链第二移动副2e和定平台6上设置的水平滑轨11连接，且第二支链第二滑块2-4设置于第二竖直滑轨8的内侧；

第四支链4包括第四支链第一连杆4-1、第四支链第二连杆4-3、第四支链第一滑块4-2、第四支链第二滑块4-4、第四支链圆柱副4a、第四支链第一转动副4b、第四支链第二转动副4d、第四支链第一移动副4c和第四支链第二移动副4e；其中第四支链第一移动副4c和第四支链第二移动副4e为驱动副；

第四支链第一连杆4-1顶端和第四支链第二连杆4-3顶端通过第四支链圆柱副4a和动平台5另一侧设置的圆柱滑轨12连接，第四支链第一连杆4-1末端通过第四支链第一转动副4b和第四支链第一滑块4-2连接，第四支链第一滑块4-2通过第四支链第一移动副4c和定平台6另一侧设置的第四竖直滑轨10连接，第四支链第二连杆4-3末端通过第四支链第二转动副4d和第四支链第二滑块4-4连接，第四支链第二滑块4-4通过第四支链第二移动副4e和定平台6上设置的水平滑轨11连接，且第四支链第二滑块4-4设置于第四竖直滑轨10的内侧。

于本具体实施例中，动平台5和定平台6均为矩形平台，圆柱滑轨12分别设置于动平台5的四边处；第一竖直滑轨7、第二竖直滑轨8、第三竖直滑轨9和第四竖直滑轨10垂直于定平台6并位于定平台6的四角处，水平滑轨11设置于第二竖直滑轨8、第四竖直滑轨10所在的定平台6的两个直角的连接上。

于本具体实施例中，第一支链移动副1c、第三支链移动副3c、第二支链第一移动副2c、第二支链第二移动副2e、第四支链第一移动副4c和第四支链第二移动副4e为电机驱动丝杠产生的移动副，第一支链第三转动副1e、第三支链第三转动副3e为电机旋转产生的转动副。

于本具体实施例中，第一支链圆柱副1a、第一支链第一转动副1b、第一支链第二转动副1d、第一支链第三转动副1e的轴线相互平行，且与第一支链移动副1c运动方向垂直；第三支链圆柱副3a、第三支链第一转动副3b、第三支链第二转动副3d、第三支链第三转动副3e的轴线相互平行，且与第三支链移动副3c运动方向垂直。

于本具体实施例中，第二支链圆柱副2a、第二支链第一转动副2b、第二支链第二转动副2d的轴线相互平行，且与第二支链第一移动副2c运动方向、第二支链第二移动副2e运动方向垂直；第四支链圆柱副4a、第四支链第一转动副4b、第四支链第二转动副4d的轴线相互平行，且与第四支链第一移动副4c运动方向、第四支链第二移动副4e运动方向垂直。

于本具体实施例中，第一支链移动副1c、第三支链移动副3c、第二支链第一移动副2c、第四支链第一移动副平行4c，且均与定平台6垂直；第一支链圆柱副1a、第一支链第一转动副1b、第一支链第二转动副1d、第一支链第三转动副1e、第三支链圆柱副3a、第三支链第一转动副3b、第三支链第二转动副3d、第三支链第三转动副3e的轴线垂直于第二支链圆柱副2a、第二支链第一转动副2b、第二支链第二转动副2d、第四支链圆柱副4a、第四支链第一转动副4b、第四支链第二转动副4d的轴线。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。