一種對稱型三轉動并聯機構制造技術

本發明專利技術公開了一種對稱型三轉動并聯機構，它由靜平臺、動平臺和連接動、靜平臺的第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈構成，所述靜平臺外壁圓周方向上設置有環形導軌；所述第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈具有相同的機械結構，均包括與環形導軌滑動連接的滑塊，所述滑塊通過球鉸鏈與連桿一端轉動連接，所述連桿另一端通過轉動副與所述動平臺轉動連接；本發明專利技術的全部支鏈具有相同的機械結構，且各支鏈相對動平臺中心軸線成120度空間對稱分布，機構具有空間對稱結構，運動學性能與動力學性能具有對稱性，機構各支鏈由環形導軌、球鉸鏈和轉動副連接，結構簡單，無過約束，可實現空間高速、大轉角三維轉動。

【技術實現步驟摘要】
一種對稱型三轉動并聯機構
本專利技術涉及三轉動并聯機構，尤其涉及對稱型三轉動并聯機構。
技術介紹
三轉動并聯機構在工業領域具有廣泛的應用前景，可用于星間鏈路衛星的定位追蹤裝置，機器人肩/腕關節，微創手術機器手等。上述應用均要求三轉動并聯機構結構具有對稱性，速度快，轉動空間較大等優點。 目前，已提出的三轉動并聯機構主要存在以下不足:1)結構不具備對稱性，導致機構運動學、動力學性能在工作空間內不對稱。如專利⑶1015906508所述的空間三轉動并聯機構具有三個主動支鏈，其中兩個支鏈的組成為球鉸鏈-移動副-球鉸鏈，另一個支鏈由三個軸線相互正交的轉動副組成。機構運動學和動力學不具有不對稱。2)受支鏈結構或運動副的限制，機構無法實現轉動速度較快、轉角較大的運動。如專利(^1021202998所述的空間三轉動并聯機構的支鏈組成復雜，難以實現大轉角運動。專利⑶1189288(:所述機構由三條結構相同的“萬向節-移動副-圓柱副”組成，由于移動副和圓柱副的限制，該類機構無法實現高速轉動。 綜上所述，現有的空間三轉動并聯機構不利于高速、轉角大的應用場合。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種結構對稱、可實現速度快、轉動空間較大的對稱型三轉動并聯機構。 為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是: 本專利技術的一種對稱型三轉動并聯機構，它由靜平臺、動平臺和連接動、靜平臺的第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈構成，所述靜平臺外壁圓周方向上設置有環形導軌； 所述第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈具有相同的機械結構，均包括與環形導軌滑動連接的滑塊，所述滑塊通過球鉸鏈與連桿一端轉動連接，所述連桿另一端通過轉動副與所述動平臺轉動連接； 靜平臺平面與動平臺平面相互平行時作為機構的初始位形，在初始位形下，動平臺中心軸線與靜平臺中心軸線共線，所述第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈的轉動副相對動平臺中心軸線成120度對稱分布，三條主動支鏈的轉動副的轉動軸線共面并匯交于動平臺中心點。 本專利技術的優點在于: 本專利技術的一種對稱性三轉動并聯機構全部支鏈具有相同的機械結構，且各支鏈相對動平臺中心軸線成120度空間對稱分布，機構具有空間對稱結構，運動學性能與動力學性能具有對稱性，機構各支鏈由環形導軌、球鉸鏈和轉動副連接，結構簡單，無過約束，可實現空間高速、大轉角三維轉動，可應用于衛星追蹤定位，機器人肩/腕關節姿態調整等場人口。 【附圖說明】 圖1是本專利技術的一種對稱型三轉動并聯機構的結構示意圖； 圖2是圖1所示的機構中的主動支鏈的結構示意圖； 附圖標記:靜平臺1第一主動支鏈2第二主動支鏈3第三主動支鏈4動平臺5滑塊6球鉸鏈7連桿8轉動副9動平臺中心點？靜平臺中心點0球鉸鏈中心點八靜平臺中心軸線3動平臺中心軸線13轉動副軸線。 【具體實施方式】 下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細描述。 如附圖所示的本專利技術的一種對稱型三轉動并聯機構，它由靜平臺1、動平臺5和連接動、靜平臺的第一主動支鏈2、第二主動支鏈3和第三主動支鏈4構成，所述靜平臺外壁圓周方向上設置有環形導軌； 所述第一主動支鏈2、第二主動支鏈3和第三主動支鏈4具有相同的機械結構，均包括與環形導軌滑動連接的滑塊6，所述滑塊通過球鉸鏈7與連桿8 一端轉動連接，所述連桿8另一端通過轉動副9與所述動平臺5轉動連接； 靜平臺平面與動平臺平面相互平行時作為機構的初始位形，在初始位形下，動平臺中心軸線6與靜平臺中心軸線￡1共線，所述第一主動支鏈2、第二主動支鏈3和第三主動支鏈4的轉動副9相對動平臺中心軸線6成120度對稱分布，三條主動支鏈的轉動副軸線0共面并匯交于動平臺中心點？。 下面再結合每一幅圖對本專利技術加以詳細說明。 如圖1所示，本專利技術的一種對稱型三轉動并聯機構，由靜平臺1、動平臺5和連接動、靜平臺的第一主動支鏈2、第二主動支鏈3和第三主動支鏈4構成。 在所述靜平臺1上設置有環形導軌，所述靜平臺1與滑塊6滑動連接，使滑塊6沿環形軌道實現圓周連續移動。 如圖2所示，所述第一主動支鏈2、所述第二主動支鏈3及所述第三主動支鏈4具有相同的機械結構，均由滑塊6、球鉸鏈7、連桿8和轉動副9組成。所述靜平臺1與所述滑塊6滑動配合，所述滑塊6通過所述球鉸鏈7與所述連桿8 一端轉動連接，所述連桿8另一端通過所述轉動副9與所述動平臺5轉動連接。 通過靜平臺中心點0，方向為靜平臺平面法線方向的軸線為靜平臺中心軸線~通過動平臺中心點？，方向為動平臺平面法線方向的軸線為動平臺中心軸線6 ；靜平臺平面與動平臺平面相互平行時，本專利技術的一種對稱型三轉動并聯機構所處的位置與姿態稱為初始位形。在初始位形下，動平臺中心軸線6與靜平臺中心軸線3共線，所述第一主動支鏈2、所述第二主動支鏈3及所述第三主動支鏈4的轉動副軸線0相對動平臺中心軸線6成120度對稱分布，且共面并匯交于動平臺中心點？。 所述環形導軌及滑塊6結構上可等同于轉動副，該等效轉動副軸線通過靜平臺中心點0、方向為靜平臺中心軸線￡1 ；結合所述球鉸鏈7與所述轉動副9，所述第一主動支鏈2、所述第二主動支鏈3和所述第三主動支鏈4均具有空間三自由度轉動和兩自由度移動能力。如圖1所示，由于所述第一主動支鏈2、所述第二主動支鏈3和所述第三主動支鏈4的等效轉動副軸線與轉動副9的軸線相交于動平臺中心點？，故所述三個主動支鏈三自由度轉動的中心點均為動平臺中心點？，三條轉動軸線分別與靜平臺中心軸線￡1、轉動副軸線0以及球鉸鏈中心點八與動平臺中心點？的連線重合；如圖2所示，所述第一主動支鏈2、所述第二主動支鏈3和所述第三主動支鏈4的兩自由度移動平面的法線為球鉸鏈中心點八與動平臺中心點？的連線所示方向，所述三個主動支鏈的移動平面無共同交線，故所述主動支鏈的兩自由度移動能力相互抵消，所述動平臺5可實現繞動平臺中心點？的空間三自由度轉動。以所述第一主動支鏈2、所述第二主動支鏈3和所述第三主動支鏈4內的滑塊6為輸入驅動，本專利技術的一種對稱型三轉動并聯機構可實現空間三自由度轉動。(有關轉動中心點與移動平面的定義可詳見文獻“！161^6 1116 116 狀0即 0？(118^18061116111:8, 8 ^1111 (1^1116111:^1 七001 111601181118111 (1681^11.16011111601^1999 ；34:719—730.，，(^61^6 翼剛體位移李子群，機械設計基礎工具.機械原理1999 ^34:719-730.”) 本專利技術的一種對稱型三轉動并聯機構的運動副完全由環形導軌、轉動副和球鉸鏈組成，上述鉸鏈相對移動副、螺旋副及圓柱副等具有更好的高速運行能力。除此之外，環形導軌與轉動副均具有整周回轉能力，尤其環形導軌具有360度自轉能力，可支持支鏈大范圍轉動。由于本專利設計的一種對稱型三轉動并聯機構由空間對稱布置的三條結構相同的主動支鏈構成，故本機構是一類具有對稱結構的可實現高速大轉角運動的三轉動并聯機構。 以上對本專利技術的描述僅僅是示意性的，而不是限制性的，所以，本專利技術的實施方式并不局限于上述的【具體實施方式】。如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本專利技術宗旨本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種對稱型三轉動并聯機構，其特征在于：它由靜平臺、動平臺和連接動、靜平臺的第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈構成，所述靜平臺外壁圓周方向上設置有環形導軌；所述第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈具有相同的機械結構，均包括與環形導軌滑動連接的滑塊，所述滑塊通過球鉸鏈與連桿一端轉動連接，所述連桿另一端通過轉動副與所述動平臺轉動連接；靜平臺平面與動平臺平面相互平行時作為機構的初始位形，在初始位形下，動平臺中心軸線與靜平臺中心軸線共線，所述第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈的轉動副相對動平臺中心軸線成120度對稱分布，三條主動支鏈的轉動副的轉動軸線共面并匯交于動平臺中心點。

【技術特征摘要】
1.一種對稱型三轉動并聯機構，其特征在于:它由靜平臺、動平臺和連接動、靜平臺的第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈構成，所述靜平臺外壁圓周方向上設置有環形導軌； 所述第一主動支鏈、第二主動支鏈和第三主動支鏈具有相同的機械結構，均包括與環形導軌滑動連接的滑塊，所述滑塊通過球鉸鏈與連桿一端轉動連接...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫濤，宋軼民，齊楊，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津;12