具有混合运动的两自由度解耦并联机构

摘要

一种具有混合运动的两自由度解耦并联机构，其主要包括动平台、定平台和连接这两个平台的两个分支，其连接方式是第一分支的一端通过移动副与定平台连接，该移动副通过连杆与转动副连接，该转动副通过连杆与另一个转动副连接，该转动副与动平台连接；第二个分支的一端通过移动副与定平台连接，其另一端通过转动副与动平台连接，该移动副通过连杆与转动副连接，该分支的另一端通过上述转动副与动平台连接。本发明具有工作空间大、结构简单、成本低、易于控制等优点。

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机构。

背景技术

相对于串联机构，并联机构因具有高的强度，大的承载能力，小的累积误差，紧凑的结构等优点而广泛应用于机器人、数控机床、传感器、运动模拟器、微动操作台等技术领域。少自由度机构和传统的六自由度并联机构相比，具有结构简单，设计、制造、装配和控制都相对简单，成本低等特点。而且在很多场合下，如自动化生产线的末端执行器、平台定位等，只需要两个或者三个自由度就能满足条件，此时再采用多自由度机构则显得很没必要。因此少自由度机构成为工业界所关注和青睐的对象。

相对于串联机构，并联机构工作空间小，运动之间存在强的耦合性，即并联机构输出平台沿任意方向的运动都是所有驱动单元的运动合成，并且输入和输出之间是非线性关系，因此导致机构控制复杂，标定困难，制约了精度的提高。而如果机构运动能实现解耦，则其工作空间将扩大，并且降低控制难度，达到更高的运动精度，对机构的轨迹规划及标定具有重要意义。

现有的两自由度并联机构研究主要集中在用于平面定位的两自由度移动并联机构和用于定向的两自由度转动并联机构，目前对两自由度混合运动并联机构，尤其是对解耦两自由度混合运动并联机构的研究很少。而在一些场合，需要机构实现移动和转动两种运动，这时便需要用具有混合运动的机构来实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有混合运动的两自由度运动解耦并联机构。本发明主要包括动平台、定平台和连接这两个平台的两个分支。该机构的为非对称机构，其中第一分支的一端通过移动副与定平台连接，该移动副通过连杆与转动副连接，转动副通过连杆与另一个转动副连接，该转动副与动平台连接；第二个分支的一端通过移动副与定平台连接，其另一端通过转动副与动平台连接，该移动副通过连杆与转动副连接，该分支的另一端通过上述转动副与动平台连接。上述第一个分支中的两个转动副轴线保持相互平行，且与移动副轴线垂直；第二个分支中的转动副轴线与第一个分支的转动副轴线平行，且与该分支中移动副轴线同样垂直。该机构的动平台可实现绕着分支转动副轴线方向的转动和沿着移动副轴线方向的移动，并且转动轴线方向和移动轴线方向相垂直，两个运动完全解耦。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、可实现一个转动和一个移动运动，转动轴线方向和移动轴线方向相垂直，且两运动完全解耦。

2、其运动学正、反解十分简单，使其控制极为容易，并且具有很好的运动学性能、较大的工作空间。

3、机构中仅有两个分支构成，结构简单，加工、装配容易。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体示意简图。

具体实施方式

实施例1

在图1所示的具有混合运动的两自由度解耦并联机构示意图中，第一分支的一端通过移动副10与定平台1连接，该移动副通过连杆9与转动副8连接，该转动副通过连杆7与另一个转动副6连接，该转动副与动平台5连接；第二个分支的一端通过移动副2与定平台连接，该移动副通过连杆3与转动副4连接，该分支的另一端通过转动副4与动平台连接。

上述第一个分支中的两个转动副轴线保持相互平行，且与移动副轴线垂直；第二个分支中的转动副轴线与第一个分支的转动副轴线平行，且与该分支中移动副轴线同样垂直。该机构的动平台可实现绕着分支转动副轴线方向的转动和沿着移动副轴线方向的移动，并且转动轴线方向和移动轴线方向相垂直，两个运动完全解耦。