一种含回转驱动支链的三自由度混联转动平台机构

摘要

一种含回转驱动支链的三自由度混联转动平台机构，它包括并联机构和回转机构两部分。所述并联机构包括定平台、动平台、连接定平台和动平台的三条结构相同的直线驱动支链和一条约束支链；其中，直线驱动支链的两端分别与定平台和动平台连接，约束支链的固定支承杆的一端与定平台中心连接，其另一端与动平台中心连接；所述回转机构包括一条RRS回转驱动支链、上运动平台和下运动平台，上运动平台与动平台之间、下运动平台与定平台之间均设有回转轴承，且上述两个回转轴承中心在同一轴线上；所述RRS回转驱动支链的两端分别与上运动平台和下运动平台连接。本发明承载能力高、回转范围大、改善了偏载情况、加工制造容易，具有良好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种混联转动平台机构。

背景技术

三自由度转动平台在很多场合有广阔的应用前景，如飞行模拟器、船舶运 动模拟器、坦克模拟器、地震模拟器等，用以模拟各种空间运动姿态，甚至在 空间宇宙飞船的对接中也有所应用。然而，现有的三自由度转动平台主要有三 种结构形式：串联式、并联式和串并联式机构，其中串并联式也叫混联式，它 集中了传统串联机构工作空间大、运动灵活的优点，同时也具备并联机构承载 能力大的优点，因而具有良好的应用前景。

现有的三自由度混联转动平台，一般包含并联机构和回转机构两部分，并 联机构为承载部分，用于实现横摇、纵摇两个自由度，串联的回转机构主要用 于实现大范围的回转运动，而且回转机构及其驱动装置均布置于并联机构的上 方或下方，在这两种情况下，回转机构的驱动装置安装于回转关节处，使得并 联机构和回转机构均会成为对方的负载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种承载能力高且回转范围大的高性能的含回转驱 动支链的三自由度混联转动平台机构。

本发明的技术方案如下：

本发明包括并联机构和回转机构两部分，其中并联机构的动平台与回转机 构的上运动平台、并联机构的定平台与回转机构的下运动平台分别通过回转轴 承连接。

所述并联机构包括定平台、动平台、连接定平台和动平台的三条结构相同 的直线驱动支链和一条约束支链。其中，直线驱动支链的一端分别通过U副与 定平台连接，其另一端分别通过S副与动平台连接，且三个U副中心均匀布置 在定平台边缘，三个S副中心均匀布置在动平台边缘；约束支链的固定支承杆 的一端与定平台中心连接，该固定支承杆的另一端通过U副与动平台中心连接。

所述回转机构包括一条RRS回转驱动支链、上运动平台和下运动平台，上 运动平台通过回转轴承与上述并联机构中的动平台联接，该回转轴承中心与上 述并联机构的约束支链的U副中心同轴，下运动平台通过外齿式回转轴承与并 联机构中的定平台联接，上述两个回转轴承中心在同一轴线上；小齿轮与电动 机的输出轴连接，该小齿轮与外齿式回转轴承的大齿轮啮合；所述上运动平台 的外周面设有与其连为一体的连接片，所述下运动平台的外周面设有与其连为 一体的凸台，所述RRS回转驱动支链的下连杆通过R副与下运动平台的凸台连 接，该下连杆的另一端通过另一个R副与上连杆的一端连接，该上连杆的另一 端通过S副与上运动平台的连接片连接，且两个R副轴线平行。通过驱动下运 动平台回转，下运动平台带动RRS回转驱动支链将回转运动传递至上运动平台， 使其绕动平台作回转运动。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、并联机构部分含有三条对称布置的驱动支链，用于实现横摇和纵摇运动， 大大改善了偏载情况；

2、回转机构的驱动装置安装在机架上，并通过一条回转驱动支链带上运动 平台绕并联机构动平台回转，而不用承受上方并联机构的重量，极大地增大了 该转台的承载能力；

3、回转机构RRS支链的S副轴线中心无需通过约束支链的U副的某转轴 轴线，使得机构便于加工，成本降低。

附图说明

附图1是本发明的主视示意简图。

附图2是本发明的立体示意图。

图中：1、定平台2、下运动平台3、转动副A(R副)4、下连杆5、 电动机A6、转动副B(R副)7、上连杆8、球铰A(S副)9、回转轴承10、 动平台11、上运动平台12、球铰B(S副)13、虎克铰A(U副)14、固 定支承杆15、直线驱动支链16、虎克铰B(U副)17、电动机B18、小 齿轮19、外齿式回转轴承

具体实施方式

在图1、2所示的三自由度混联转动平台示意图中，并联机构的动平台10 与回转机构的上运动平台11、并联机构的定平台1与回转机构的下运动平台2 均通过回转轴承连接。

所述并联机构中的三条结构相同的直线驱动支链15的一端分别通过虎克铰 B16与定平台连接，其另一端分别通过球铰B12与动平台连接，且三个虎克铰 中心均匀布置在定平台边缘，三个球铰中心均匀布置在动平台边缘；约束支链 的固定支承杆14的一端与定平台中心连接，该固定支承杆的另一端通过虎克铰 A13与动平台中心连接。

所述回转机构中的上运动平台通过回转轴承9与上述并联机构中的动平台 联接，该回转轴承中心与上述并联机构中约束支链的虎克铰中心同轴，下运动 平台通过外齿式回转轴承19与并联机构中的定平台联接，上述回转轴承和外齿 式回转轴承的中心在同一轴线上；小齿轮18与电动机B17的输出轴连接，该小 齿轮与外齿式回转轴承的大齿轮啮合；所述上运动平台的外周面设有与其连为 一体的连接片，所述下运动平台的外周面设有与其连为一体的凸台，所述RRS 回转驱动支链的下连杆2通过转动副A3与下运动平台的凸台连接，该下连杆的 另一端通过另一个转动副B6与上连杆7的一端连接，该上连杆的另一端通过球 铰A8与上运动平台的连接片连接，且两个转动副轴线平行。通过驱动下运动平 台回转，下运动平台带动RRS回转驱动支链将回转运动传递至上运动平台，使 其绕动平台作回转运动。