CN100363151C - 带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构，包括环形导轨分别通过三个结构完全相同的分支机构与动平台相连接，即每个分支机构是第一连杆的一端分别与动平台的一个角的球铰相连接、或与第一转动副相连接，第一连杆的另一端分别与第二转动副相连接，第二连杆的一端分别与第二转动副相连接，第二连杆的另一端分别与各自的滑块相连接，三个滑块均装在环形导轨上，三个滑块只能沿环形导轨移动，三个分支中的所有转动副的轴线相交于一点。本发明可以实现球面三维转动，具有易于控制、运动质量低、工作空间大、动态性能好、具有刚度高、结构简单等特点，特别是可实现绕Z轴360度的转动，可广泛用作各种姿态控制装置。

Description

带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构
技术领域
本发明涉及机械制造技术领域，特别涉及一种带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构。
背景技术
并联机器人机构属于空间多自由度多环闭链机构，和串联机构相比，并联机构具有刚度大、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点。目前，并联机构被广泛应用于除并联机器人外的虚拟轴机床、微动操作台、各种运动模拟器、传感器等方面。
球面三自由度并联机构是少自由度并联机构中极为重要的一类，可以实现绕机构转动中心的三个转动自由度。这种机构可用作机器人的腰、肩、髋、腕等关节，还可用于卫星天线和摄像定位装置，具有重要的应用价值。球面三自由度并联机构以3-3R球面并联机构为代表，其结构特性为所有转动副的轴线交于一点，其动平台可以实现绕该交点的自由转动。国内外对球面三自由度并联机构的研究已取得***成果，如加拿大Gosselin教授领导的研究组研制的基于角台型球面并联机构的称为“灵巧眼”的摄像机自动定位装置；国内天津大学黄田教授领导的研究组研制3-3R数控回转台等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构，具有完全对称的结构和优良的运动学性能、高刚度和较大的工作空间；可实现空间的球面三维转动，特别是可实现绕Z轴的360度的转动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括环形导轨和动平台及连接动平台和环形导轨的三个结构完全相同的分支机构。所述的每个分支机构是第一连杆的一端分别与环形导轨上面的动平台的一个角的球铰相连接；或所述的每个分支机构是第一连杆的一端分别与环形导轨上面的动平台的一个角以第一转动副相连接；每个分支机构的第一连杆的另一端分别与第二转动副相连接，每个分支机构的第二连杆的一端分别与第二转动副相连接，每个分支机构的第二连杆的另一端分别与各自的滑块相连接，三个滑块均装在环形导轨上，三个滑块只能沿环形导轨移动，三个分支中的所有转动副的轴线相交于一点。
本发明具有的有益的效果是：本发明的动平台可以实现球面三维转动，具有易于控制、运动质量低、工作空间大、动态性能好、具有刚度高、结构简单等特点，特别是可实现绕Z轴360度的转动，可广泛用作各种姿态控制装置。
附图说明
图1为第一种带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构示意图；
图2为第二种带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构示意图。
图中：1、环形导轨，2、滑块，3、连杆，4、转动副，5、连杆，6、球铰，7、动平台，8、转动副。
具体实施方式
图1为本发明的第一个实施例，即该机构的环形导轨1分别通过三个结构完全相同的分支机构，与环形导轨1上面的动平台7相连接，所说的每个分支机构是第一连杆5的一端分别与动平台7的一个角的球铰6相连接，每个分支机构的第一连杆5的另一端分别与第二转动副4相连接，每个分支机构的第二连杆3的一端分别与第二转动副4相连接，每个分支机构的第二连杆3的另一端分别与各自的滑块2相连接，三个滑块2均装在环形导轨1上，三个滑块2只能沿环形导轨1移动，三个分支中所有三个转动副的轴线交于一点。
图2为本发明的第二个实施例，即该机构的环形导轨1分别通过三个结构完全相同的分支机构，与环形导轨1上面的动平台7相连接，所说的每个分支机构是第一连杆5的一端分别与动平台7的一个角的第一转动副8相连接，每个分支机构的第一连杆5的另一端分别与第二转动副4相连接，每个分支机构的第二连杆3的一端分别与第二转动副4相连接，每个分支机构的第二连杆3的另一端分别与各自的滑块2相连接，三个滑块2均装在环形导轨1上，三个滑块2只能沿环形导轨1移动，三个分支中的所有六个转动副的轴线交于一点。
以上每个滑块2上均装有独立的驱动器。
本发明所涉及的球面三自由度并联姿态控制机构，具有完全对称的结构和优良的运动学性能、高刚度和较大的工作空间；可实现空间的球面三维转动，特别是可实现绕Z轴的360度的转动。

Claims (1)

1.一种带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构，包括环形导轨(1)和动平台(7)及连接动平台(7)和环形导轨(1)的三个结构完全相同的分支机构，其特征在于：所述的每个分支机构是第一连杆(5)的一端分别与环形导轨(1)上面的动平台(7)的一个角的球铰(6)相连接；或所述的每个分支机构是第一连杆(5)的一端分别与环形导轨(1)上面的动平台(7)的一个角以第一转动副(8)相连接；每个分支机构的第一连杆(5)的另一端分别与第二转动副(4)相连接，每个分支机构的第二连杆(3)的一端分别与第二转动副(4)相连接，每个分支机构的第二连杆(3)的另一端分别与各自的滑块(2)相连接，三个滑块(2)均装在环形导轨(1)上，三个滑块(2)只能沿环形导轨(1)移动，三个分支中的所有转动副的轴线相交于一点。
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