CN100546775C - 双重驱动四自由度空间并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双重驱动四自由度空间并联机构。其特征是：相互平行的动平台(1)与定平台(10)通过四个结构相同的分支相连接，四个分支与动平台(1)和定平台(10)的连接点呈矩形分布，每个分支中的两个驱动运动副分别为与定平台连接的第二移动副(8)和两个虎克铰之间的第一移动副(4)。本发明可实现空间三维移动和绕垂直于定平台(10)轴线的转动。机构的八个移动副可以单独也可以同时作为机构的驱动输入。这种机构本质上融合了4-PUU和4-UPU两种并联机构，但又不同于两种并联机构的直接串联。本发明除具有结构相对简单、结构对称和定位精度高等优点外，由于其输入的冗余特性，使得其工作空间更大，灵活性更高，特别适用于大行程、高精度的宏/微驱动机器人场合。
Description
技术领域
本发明属于并联机构学领域，特别是涉及一种双重驱动四自由度空间并联机构。
背景技术
在军事工程、光通讯工程、生物工程和精密机械工程等领域，对所应用的机器人***提出了更高的要求，特别是在机器人的运动定位精度、响应速度、灵活性等方面，要求机器人在大的运动空间内实现纳米级的运动定位精度。这些越来越高的要求使得传统的采用单一驱动方式的机器人***越来越难以胜任。而宏/微双重驱动机器人***在很多方面的性能是优于传统单一驱动方式机器人***的，它所具有的低惯性、高精度、自由度冗余等特点是单一驱动机器人***不具备的。传统的宏/微驱动机器人***是直接对两个单一驱动机器人***的串联，其结构复杂、占用空间较大，在许多情况下其应用性能受到了限制。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种具有三维移动和一维转动的双重驱动四自由度并联机构，它不同于两种并联机构的直接串联，它实质上融合了两个并联结构4-PUU和4-UPU于一体，其结构简单，工作空间大，灵活性高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：该机构由相互平行的动平台与定平台和连接动平台和定平台的四个结构相同的驱动分支组成，其中：每个分支中有两个移动副作为驱动副，这两个驱动副是与定平台连接的移动副和连接两个虎克铰的移动副。这种机构本质上融合了4-PUU和4-UPU两种并联机构，又不仅仅是两种机构的串联，机构八个输入移动副可以单独也可以同时作为机构的输入。
本发明提供的双重驱动并联机构，充分利用了并联机构的结构特点，对机构分支添加冗余运动副使其在本质上融合了两种并联机构，相对以往双重驱动机器人***而言其构件更少，结构更简单、紧凑。在实际应用中有时并不需要机器人***具有空间六个自由度，而少自由度并联机构相对六自由度并联机构其结构简单，控制相对容易。双重驱动少自由度并联机构集成了双重驱动机器人***和少自由度并联结构的优点，因此具有很好的应用前景。
附图说明
图1是双重驱动四自由度空间并联机构示意图；
图2是连接下连杆和上立柱的虎克铰结构示意图。
在图1中，1.动平台，2.第一虎克铰，3.上连杆，4.第一移动副，5.下连杆，6.第二虎克铰，7.上立柱，8.第二移动副，9.下立柱，10.定平台。
具体实施方式
附图1为本发明公开的一个实施例。该机构由动平台1、定平台10和连接动平台和定平台的四个结构相同的分支组成，每一个分支中有两个移动副作为驱动。动平台1通过第一虎克铰2与上连杆3连接，上连杆3通过第一移动副4与下连杆5连接，下连杆5通过第二虎克铰6与上立柱7连接，上立柱7通过第二移动副8和下立柱9连接，下立柱9与定平台10固联。四个分支与动平台1和定平台10的连接点分别呈矩形分布，由四个对称分布的分支连接而成的动平台1和定平台10相互平行。第一虎克铰2与上平台1转动连接，第二虎克铰6与上立柱7转动连接。
本发明为双重驱动四自由度空间并联机构，该机构本质上融合了4-PUU和4-UPU两种并联机构，它不同于上述两种机构的直接串联。该机构中，八个输入移动副可以单独也可以同时作为机构的输入。本发明集成了双重驱动机器人***和少自由度并联结构，除具有结构相对简单，对称等优点外，由于其输入的冗余特性，改善了并联机器人机构运动空间小、灵活性差等不足，适用于大行程、高精度宏/微驱动机器人场合，具有很好的应用前景。
Claims (3)
1.一种双重驱动四自由度空间并联机构，由动平台(1)、定平台(10)和连接动平台(1)和定平台(10)的四个结构相同的分支组成，其特征是：每一个分支中有两个移动副作为驱动输入，动平台(1)通过第一虎克铰(2)与上连杆(3)转动连接，上连杆(3)通过第一移动副(4)与下连杆(5)连接，下连杆(5)通过第二虎克铰(6)与上立柱(7)连接，上立柱(7)通过第二移动副(8)和下立柱(9)连接，下立柱(9)与定平台(10)固联；四个分支与动平台(1)和定平台(10)的连接点分别呈矩形分布，由四个对称分布的分支连接而成的动平台(1)和定平台(10)相互平行。
2.根据权利要求1所述的双重驱动四自由度空间并联机构，其特征是：每个分支中第一虎克铰(2)与动平台(1)连接的轴线、第二虎克铰(6)与上立柱(7)连接的轴线和第二移动副(8)的轴线相互平行且同时垂直于动平台(1)；第一虎克铰(2)与上连杆(3)连接的轴线和第二虎克铰(6)与下连杆(5)连接的轴线相互平行且平行于动平台(1)。
3.根据权利要求1或2所述的双重驱动四自由度空间并联机构，其特征是：所述第二虎克铰(6)与上立柱(7)转动连接。
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