能实现三维平动和三维转动相互转换的并联机构

摘要

本发明提供一种能实现三维平动和三维转动相互转换的并联机构，包括运动平台、固定平台和连接于运动平台与固定平台之间的多条支链，其特征在于：包括四条支链，其中的一条支链为顶端与运动平台固定连接、另一端经球铰与固定平台连接的支杆，其余三条支链均含有一个可伸缩杆，可伸缩杆的两端均通过球铰分别与运动平台和固定平台连接。本发明可实现三维平动和三维转动的相互转换，输入可伸缩杆的位移，在运动平台一端能够得到对应的三维转动输出，输入运动平台的三维转动，在三个可伸缩杆上能够得到相应的位移输出。

权利要求

1、一种能实现三维平动和三维转动相互转换的并联机构，包括运动平台(1)、固定平台 (2)和连接于运动平台(1)与固定平台(2)之间的多条支链，其特征在于：包括四条支链， 其中的一条支链为顶端与运动平台(1)固定连接、另一端经球铰(3)与固定平台(2)连接 的支杆(4)，其余三条支链均含有一个可伸缩杆(5)，可伸缩杆(5)的两端均通过球铰(3) 分别与运动平台(1)和固定平台(2)连接。

2、如权利要求1所述的能实现三维平动和三维转动相互转换的并联机构，其特征在于： 可伸缩杆(5)两端分别与运动平台(1)和固定平台(2)连接的球铰(3)构成正三角形， 支杆(4)与固定平台(2)连接的球铰(3)位于正三角形的中心。

说明书

技术领域

本发明属于制造技术领域，具体是涉及一种能实现三维平动和三维转动相互转换的并联 机构。

背景技术

并联机构具有输出精度高、结构刚性好、承载能力强及运动学反解简单等诸多优点，其 中少自由度并联机构的结构更为简单，工作空间较大，因此成为国际上机器人研究的热点。
三自由度并联机构具有多种运动形式，如三维平动、二维平动一维转动、三维转动等， 其中能实现三自由度转动的并联机器人机构较少。主要有Gosselin C.和Angeles J.提出的3- RRR球面机构，Karouia在2000年提出的3-UPU并联机构，Vischer在2000年提出的Arogos 机构，Di Gregorio在2001年提出的3-RUU等，在申请号为02153745.3、02132864.1、 200520038772.0、200310106011.X的专利文件中公开了“一种三自由度转动平台并联机器人 机构”、“新型串并联纯转动三自由度机构”、“球面三自由度并联机构”、“用于虚轴机床与机 器人等的一类(零平移三转动)并联机构”。上述并联机器人机构多数只能将平动或转动的输入 转换成三维转动输出，能够同时实现三维转动和三维移动相互转换的并联机构并不多见。

发明内容

本发明的目的是提供一种能解决上述问题、结构简单、工作性能优良的能实现三维平动 和三维转动相互转换的并联机构。其技术方案为：
包括运动平台、固定平台和连接于运动平台与固定平台之间的多条支链，其特征在于： 包括四条支链，其中的一条支链为顶端与运动平台固定连接、另一端经球铰与固定平台连接 的支杆，其余三条支链均含有一个可伸缩杆，可伸缩杆的两端均通过球铰分别与运动平台和 固定平台连接。
所述的能实现三维平动和三维转动相互转换的并联机构，可伸缩杆两端分别与运动平台 和固定平台连接的球铰构成正三角形，支杆与固定平台连接的球铰位于正三角形的中心。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1、通过改变可伸缩杆的长度，运动平台就会得到确定的姿态，该特点可适用于机器人手 腕机构、自动定位导航机构等需要控制三维转动的场合。
2、对于运动平台的任一姿态，可伸缩杆都有一组确定的伸缩量与之对应，通过检测可伸 缩杆的伸缩量，通过运动学正解，就能推知运动平台的姿态，该特点可作为姿态传感器。
3、结构简单、控制灵活。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、运动平台  2、固定平台  3、球铰  4、支杆  5、可伸缩杆

具体实施方式

在图1所示的实施例中：包括运动平台1、固定平台2和四条支链，其中的一条支链为顶 端与运动平台1固定连接、另一端经球铰3与固定平台2连接的支杆4，其余三条支链均含 有一个可伸缩杆5，可伸缩杆5的两端均通过球铰3分别与运动平台1和固定平台2连接。
如果可伸缩杆5两端分别与运动平台1和固定平台2连接的球铰3构成正三角形、支杆4 与固定平台2连接的球铰3位于正三角形的中心，则该机构性能更为优良。