专利名称：具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种并联机构，更特别地说，是指一种具有虚拟运动中心的两维转动并联机构，该并联机构采用斜置平行四杆方式。
背景技术：
在机构学中，转动是基本的运动形式之一，转动构件与转动中心通常都靠一个物理的实际运动副连接。不过，也有例外，一小部分机构的一构件可绕空间上的一固定点进行转动，此固定点处不存在实际的转动副，而且该虚拟的固定点在机构远端。这种机构可以称为虚拟远程运动中心(Remote Center of Motion, RCM)机构。RCM机构实质上是一种少自由度的功能机构，它保证机构在整个操作过程中始终围绕一个固定的虚拟转动中心运动。 RCM机构可以单独作为机器人机构，也可作为多自由度机器人系统的一个模块。在某些特定的应用领域如微创外科手术等，该类机构具有明显的不可替代性。RCM机构的优势不仅体现于此，它同柔性机构有机结合，将会形成新的柔性铰链——RCM柔性铰链。近年来，对少自由度机构的研究已成为机构学领域研究热点之一。这是因为一旦明确了应用背景(如显微镜镜头或载物台)需求之后，专用机构的方案一般比通用结构更简单、易于控制和低廉。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，该并联机构在动平台的两侧设置有结构相同的平行四边形连杆运动支链，通过电机的驱动实现加载在动平台上的载体绕虚拟转动中心点0运动。对称斜置平行四杆机构使本发明的并联机构具有可调节性，提高了结构刚度和运动精度，能够应用于对准、调平、柔性装配以及微操作领域。本发明的一种具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，该并联机构包括有动平台(3)、第一运动支链和第二运动支链；第一运动支链与第二运动支链设置在动平台(3)的两侧；动平台(3)的A板面(33)上设有U形连接件(31)，动平台(3)的B板面(34)上设有球窝(32)，A板面(33)垂直于B板面(34)；所述U形连接件(31)的A支臂(311)上设有A通孔(313)，所述U形连接件(31) 的B支臂(312)上设有B通孔(314)，A支臂(311)与B支臂(312)之间是U形槽(315)， 该U形槽(315)用于放置第二运动支链O)中F连杆02)的一端；所述A通孔(313)和B 通孔(314)用于放置I销轴(20E)；所述球窝(3 的半球形腔(321)用于放置第一运动支链的B连杆(1 一端的球体(123)；第一运动支链包括有A连杆(11)、B连杆(12)、C连杆(13)、D连杆(14)、第一伺服电机(15)、第一联轴器(16)、第一基座(17)、A销轴(IOA)、B销轴(IOB)、C销轴(IOC)、D销轴(IOD) ；C连杆(13)与D连杆(14)的结构相同；A销轴(IOA)、B销轴(IOB)、C销轴 (IOC)和D销轴(IOD)的结构相同；A连杆(11)的一端为圆柱(116)，A连杆(11)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有E通孔(114)和F通孔(115)，该E通孔(114)和F通孔(115)用于放置B销轴(IOB)； A连杆(11)的中部设有四边形腔(111)，该四边形腔(111)的相对板面上设有C通孔(112) 和D通孔(113)，该C通孔(112)和D通孔(113)用于放置A销轴(IOA)；B连杆(12)的一端设有G通孔(121)，B连杆(12)的另一端设有球体(123)，B连杆(12)的中部设有H通孔(122)；所述的球体(123)置于动平台(3)的半球窝(32)的半球形腔(321)内；所述的G通孔(121)用于放置C销轴(IOC)；所述的H通孔(122)用于放置D销轴(IOD)；C连杆(13)的一端设有I通孔(131)，该I通孔(131)用于放置B销轴(IOB) ；C 连杆(1 的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有J通孔(13 和K通孔(133)，该J通孔 (132)和K通孔(133)用于放置C销轴(IOC)；D连杆(14)的一端设有L通孔(141)，该L通孔(141)用于放置A销轴(IOA) ；D 连杆(14)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有M通孔(14 和N通孔(143)，该M通孔 (142)和N通孔(143)用于放置D销轴(IOD)；第一运动支链的装配关系为第一伺服电机(1 的输出轴连接在第一联轴器 (16)的一端上，A连杆(11)的圆柱(116)穿过第一基座(17)上的通孔后连接在第一联轴器 (16)的另一端上，所述的第一基座(17)用于支撑起A连杆11 ；A销轴(IOA)的一端顺次穿过A连杆(11)上的C通孔(112)、D连杆(14)上的L通孔(141)、A连杆(11)上的D通孔 (113)后连接一螺母，A销轴(IOA)与螺母的配合实现了 D连杆(14)的一端与A连杆(11) 中部的连接；B销轴(IOB)的一端顺次穿过A连杆(11)上的E通孔(114)、C连杆(13)上的I通孔(131)、A连杆(11)上的F通孔(115)后连接一螺母，B销轴(IOB)与螺母的配合实现了 C连杆(13)的一端与A连杆(11)的U形叉端的连接；C销轴(IOC)的一端顺次穿过C连杆(13)的U形叉端的J通孔(132)、B连杆(12)上的H通孔(122)、C连杆(13)的 U形叉端的K通孔(133)后连接一螺母，C销轴(IOC)与螺母的配合实现了 C连杆(13)的 U形叉端与B连杆(12)中部的连接；D销轴(IOD)的一端顺次穿过D连杆(14)的U形叉端的M通孔(142)、B连杆(12)上的G通孔(121)、D连杆(14)的U形叉端的N通孔(143) 后连接一螺母，D销轴(IOD)与螺母的配合实现了 D连杆(14)的U形叉一端与B连杆(12) 一端的连接；第二运动支链包括有E连杆、F连杆02)、G连杆Q3)、H连杆Q4)、第二伺服电机05)、第二联轴器06)、第二基座(XT)、E销轴(20A)、F销轴(20B)、G销轴(20C)、 H销轴(20D)、I销轴(20E) ；G连杆Q3)与H连杆Q4)的结构相同；E销轴(20A)、F销轴 (20B)、G销轴(20C)、H销轴(20D)和I销轴(20E)的结构相同；E连杆的一端为圆柱Q16)，E连杆的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有E'通孔014)和F'通孔015)，该E'通孔014)和F'通孔015)用于放置F销轴 (20B) ；E连杆的中部设有四边形腔011)，该四边形腔011)的相对板面上设有C' 通孔(212)和D'通孔013)，该C'通孔012)和D'通孔(213)用于放置E销轴QOA)；F连杆02)的一端设有G'通孔021)，所述的G'通孔Q21)用于放置G销轴(20C) ；F连杆(22)的另一端设有0通孔(223)，所述的0通孔(223)用于放置I销轴(20E)； F连杆02)的中部设有H'通孔022)，所述的H'通孔(222)用于放置H销轴(20D)；G连杆03)的一端设有Γ通孔031)，该I'通孔(231)用于放置F销轴QOB)； G连杆的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有J'通孔(23 和K'通孔033)，该 J'通孔(232)和K'通孔(233)用于放置G销轴(20C)；H连杆04)的一端设有L'通孔041)，该L'通孔(Ml)用于放置E销轴QOA)； H连杆04)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有M'通孔( 和N'通孔043)，该 M'通孔(242)和N'通孔(243)用于放置D销轴(20D)；第二运动支链的装配关系为第二伺服电机0 的输出轴连接在第二联轴器 (26) 一端上，E连杆的圆柱016)穿过第二基座(XT)上的通孔后连接在第二联轴器 (26)的另一端上，所述的第二基座(XT)用于支撑起E连杆；E销轴(20A)的一端顺次穿过E连杆上的C'通孔012)、H连杆04)上的L'通孔041)、E连杆Ql)上的 D'通孔(213)后连接一螺母，E销轴(20A)与螺母的配合实现了 H连杆Q4)的一端与E连杆中部的连接；F销轴(20B)的一端顺次穿过E连杆上的E'通孔Q14)、G连杆
(23)上的I'通孔031)、E连杆上的F'通孔015)后连接一螺母，F销轴QOB)与螺母的配合实现了 G连杆03)的一端与E连杆的U形叉端的连接；G销轴(20C)的一端顺次穿过G连杆03)的U形叉端的J'通孔Q32)、F连杆02)上的H'通孔022)、 G连杆的U形叉端的K'通孔(23 后连接一螺母，G销轴(20C)与螺母的配合实现了 G连杆03)的U形叉端与F连杆02)中部的连接；H销轴(20D)的一端顺次穿过H连杆
(24)的U形叉端的M'通孔Q42)、F连杆02)上的G'通孔Q21)、H连杆Q4)的U形叉端的N'通孔( 后连接一螺母，H销轴(20D)与螺母的配合实现了 H连杆04)的U形叉一端与F连杆0 —端的连接。所述的具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，其A连杆(11)与B连杆(12)平行放置，C连杆(13)与D连杆(14)平行放置，则A连杆(11)、B连杆(12)、C连杆(13)和D连杆(14)形成斜置的平行四边形连杆结构。所述的具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，其E连杆与F连杆02)平行放置，G连杆03)与H连杆04)平行放置，则E连杆、F连杆Q2)、G连杆03)和H连杆04)形成斜置的平行四边形连杆结构。本发明双平行四杆两维转动并联机构的优点在于①采用对称斜置平行四杆机构的方式使得本发明设计的并联机构，结构刚度大。②动平台与一个运动支链的连接采用销轴，动平台与另一个运动支链的连接采用球铰或者虎克铰，使得并联机构的可调节性增加，同时也提高了加载在动平台上的载体的运动精度。③本发明设计的并联机构由于结构具有虚拟转动中心，在虚拟转动中心处不需要布置机械装置，结构工作空间大。④本发明并联机构广泛见于精密加工设备、高速拾取装置、调姿对接装置、运动模拟装置、精细操纵与力传感装置、医疗机器人等各类应用中，尤其适合于对工作空间要求高的高速拾取装置、调姿对接装置及医疗机器人的末端执行器中。
图1是本发明并联机构的结构图。 图2是本发明第一运动支链的分解图。 图3是本发明第二运动支链的分解图。 图4是本发明动平台的结构图。 图5是本发明另一种并联机构的结构图<
图中 114. E通孔 122. H通孔 132. J通孔 143. N通孔 10A. A销轴 21. E连杆 215. F'通孔 223. 0通孔 24. H连杆
11. A连杆 115. F通孔 123.球体 133. K通孔
111.四边形腔 116.圆柱 124.虎克铰 14. D连杆
15.第一伺服电机16
10B. B销轴 10C. C销轴 211.四边形腔 216.圆柱 23. G连杆 241. L'通孔 25.第二伺服电机26.第二联轴器27.第二基座 20C G销轴 20D. H销轴 20E. I销轴 311. A支臂 312. B支臂 313. A通孔 32.球窝 321.半球形腔 33. A板面
212. C'通孔 22. F连杆 231. I'通孔 242. M'通孔
112. C通孔
12.B连杆
13.C连杆 141. L通孔第一联轴器
10D. D销轴 213. D'通孔 221. G'通孔 232. J'通孔 243. N'通孔 20A. E销轴 3.动平台 314. B通孔 34. B板面
113. D通孔 121. G通孔 131. I通孔 142. M通孔 17.第一
基座
214. E 222. H 233. K'
通孔通孔通孔
20B. F销轴 31. U形连餅 315. U形槽 35.安装板面
具体实施例方式下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。参见图1、图5所示，本发明是一种具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，该并联机构包括有动平台3、第一运动支链和第二运动支链；第一运动支链与第二运动支链设置在动平台3的两侧。第一运动支链和第二运动支链均采用斜置平行四杆方式来提高机构的结构刚度。(一)动平台参见图1、图4所示，动平台3的A板面33设有U形连接件31，动平台3的B板面 34上设有球窝32，A板面33直于B板面34。所述U形连接件31的A支臂311上设有A通孔313，所述U形连接件31的B支臂 312上设有B通孔314，A支臂311与B支臂312之间是U形槽315，该U形槽315用于放置第二运动支链2中F连杆22的一端。所述A通孔313和B通孔314用于放置I销轴20E。所述球窝32的半球形腔321用于放置第一运动支链的B连杆12 —端的球体123。在本发明中，动平台3的安装板面35下端用于安装载体。该载体可以是高速拾取装置、调姿对接装置、运动模拟装置、精细操纵与力传感装置、医疗机器人的末端执行器。( 二)第一运动支链参见图1、图2所示，第一运动支链包括有A连杆11、B连杆12、C连杆13、D连杆 14、第一伺服电机15、第一联轴器16、第一基座17、A销轴10A、B销轴10B、C销轴10C、D销轴IOD ；C连杆13与D连杆14的结构相同。A销轴10A、B销轴10B、C销轴IOC和D销轴 IOD的结构相同。A连杆11与B连杆12平行放置，C连杆13与D连杆14平行放置，则A连杆11、B连杆12、C连杆13和D连杆14形成斜置的平行四边形连杆结构。A连杆11的一端为圆柱116(即圆柱端)，A连杆11的另一端为U形叉结构(即U 形叉端)，该U形叉上设有E通孔114和F通孔115，该E通孔114和F通孔115用于放置 B销轴IOB ；A连杆11的中部设有四边形腔111，该四边形腔111的相对板面上设有C通孔 112和D通孔113，该C通孔112和D通孔113用于放置A销轴IOA ；B连杆12的一端设有G通孔121，B连杆12的另一端设有球体123，B连杆12的中部设有H通孔122 ；所述的球体123置于动平台3的半球窝32的半球形腔321内；所述的G通孔121用于放置C销轴IOC ；所述的H通孔122用于放置D销轴IOD ；C连杆13的一端设有I通孔131，该I通孔131用于放置B销轴IOB ；C连杆13的另一端为U形叉结构(即U形叉端)，该U形叉上设有J通孔132和K通孔133，该J通孔 132和K通孔133用于放置C销轴IOC ；D连杆14的一端设有L通孔141，该L通孔141用于放置A销轴IOA ；D连杆14的另一端为U形叉结构(即U形叉端)，该U形叉上设有M通孔142和N通孔143，该M通孔 142和N通孔143用于放置D销轴IOD。第一运动支链的装配关系为(A)第一伺服电机15的输出轴连接在第一联轴器16的一端上，A连杆11的圆柱 116穿过第一基座17上的通孔后连接在第一联轴器16的另一端上，所述的第一基座17用于支撑起A连杆11 ；(B)A销轴IOA的一端顺次穿过A连杆11上的C通孔112、D连杆14上的L通孔 141、A连杆11上的D通孔113后连接一螺母，A销轴IOA与螺母的配合实现了 D连杆14的一端与A连杆11中部的连接；(C)B销轴IOB的一端顺次穿过A连杆11上的E通孔114、C连杆13上的I通孔 131、A连杆11上的F通孔115后连接一螺母，B销轴IOB与螺母的配合实现了 C连杆13的一端与A连杆11的U形叉端的连接；(D) C销轴IOC的一端顺次穿过C连杆13的U形叉端的J通孔132、B连杆12上的H通孔122、C连杆13的U形叉端的K通孔133后连接一螺母，C销轴IOC与螺母的配合实现了 C连杆13的U形叉端与B连杆12中部的连接；(E)D销轴IOD的一端顺次穿过D连杆14的U形叉端的M通孔142、B连杆12上的G通孔121、D连杆14的U形叉端的N通孔143后连接一螺母，D销轴IOD与螺母的配合实现了 D连杆14的U形叉一端与B连杆12 —端的连接。在本发明中，A连杆11与B连杆12平行放置，C连杆13与D连杆14平行放置，则 A连杆11、B连杆12、C连杆13和D连杆14形成斜置的平行四边形连杆结构。第一运动支链采用斜置平行四边形连杆结构，在一个电机的驱动下，通过B连杆12的球体端与动平台 3的球窝配合，能够精确地将输出驱动力作用到动平台3上。(三)第二运动支链参见图1、图3所示，第二运动支链包括有E连杆21、F连杆22、G连杆23、H连杆对、第二伺服电机25、第二联轴器沈、第二基座27、E销轴20A、F销轴20B、G销轴20C、H销轴20D、I销轴20E ；G连杆23与H连杆M的结构相同。E销轴20A、F销轴20B、G销轴20C、 H销轴20D和I销轴20E的结构相同。E连杆21与F连杆22平行放置，G连杆23与H连杆M平行放置，则E连杆21、F连杆22、G连杆23和H连杆M形成斜置的平行四边形连杆结构。E连杆21的一端为圆柱216 (即圆柱端)，E连杆21的另一端为U形叉结构(即U 形叉端)，该U形叉上设有E'通孔214和F'通孔215，该E'通孔214和F'通孔215用于放置F销轴20B ；E连杆21的中部设有四边形腔211，该四边形腔211的相对板面上设有 C'通孔212和D'通孔213，该C'通孔212和D'通孔213用于放置E销轴20A ；F连杆22的一端设有G'通孔221，所述的G'通孔221用于放置G销轴20C ;F连杆22的另一端设有0通孔223，所述的0通孔223用于放置I销轴20E ；F连杆22的中部设有H'通孔222，所述的H'通孔222用于放置H销轴20D ；G连杆23的一端设有I'通孔231，该I'通孔231用于放置F销轴20B ;G连杆 23的另一端为U形叉结构(即U形叉端)，该U形叉上设有J'通孔232和K'通孔233，该 J'通孔232和K'通孔233用于放置G销轴20C;H连杆M的一端设有L'通孔M1，该L'通孔241用于放置E销轴20A;H连杆 M的另一端为U形叉结构(即U形叉端)，该U形叉上设有M'通孔242和N'通孔M3，该 M'通孔242和N'通孔243用于放置D销轴20D。第二运动支链的装配关系为(A)第二伺服电机25的输出轴连接在第二联轴器沈一端上，E连杆21的圆柱216 穿过第二基座27上的通孔后连接在第二联轴器沈的另一端上，所述的第二基座27用于支撑起E连杆21 ；(B)E销轴20A的一端顺次穿过E连杆21上的C'通孔212、H连杆M上的L'通孔Ml、E连杆21上的D'通孔213后连接一螺母，E销轴20A与螺母的配合实现了 H连杆 24的一端与E连杆21中部的连接；(C)F销轴20B的一端顺次穿过E连杆21上的E'通孔214、G连杆23上的Γ通孔231、E连杆21上的F'通孔215后连接一螺母，F销轴20Β与螺母的配合实现了 G连杆 23的一端与E连杆21的U形叉端的连接；(D) G销轴20C的一端顺次穿过G连杆23的U形叉端的J'通孔232、F连杆22上的H'通孔222、G连杆23的U形叉端的K'通孔233后连接一螺母，G销轴20C与螺母的配合实现了 G连杆23的U形叉端与F连杆22中部的连接；(E) H销轴20D的一端顺次穿过H连杆M的U形叉端的M'通孔M2、F连杆22上的G'通孔221、H连杆M的U形叉端的N'通孔243后连接一螺母，H销轴20D与螺母的配合实现了 H连杆M的U形叉一端与F连杆22 —端的连接。在本发明中，E连杆21与F连杆22平行放置，G连杆23与H连杆M平行放置，则 E连杆21、F连杆22、G连杆23和H连杆M形成斜置的平行四边形连杆结构。第二运动支链采用斜置平行四边形连杆结构，在一个电机的驱动下，通过F连杆22 —端(0通孔223)、 动平台3的U形连接件32与I销轴20E的配合，能够精确地将输出驱动力作用到动平台上。参见图5所示，在本发明中，第一运动支链的B连杆12的另一端可以设有虎克铰 IM结构。为了与虎克铰124的配合安装，则动平台3原有的球窝结构将改变为U形连接件
10结构。本发明设计的两维转动并联机构，其虚拟运动中心记为0点，该0点是直线AB、直线⑶、直线EF、直线GH和直线IJ的交点。直线AB是指通过动平台3中心且垂直于动平台平面的直线。直线⑶是指平行于第一运动支链中C连杆13，且通过球副中心点的直线。直线EF是指平行于第二运动支链中G连杆23，且通过转动副中心点的直线。直线GH是指与第一伺服电机15的输出轴重合的直线。直线IJ是指与第二伺服电机25的输出轴重合的直线。本发明设计的两维转动并联机构的运动关系为第一运动支链与第二运动支链保持同时运动。在第一运动支链中，第一伺服电机15通过第一联轴器16带动A连杆11转动，与 A连杆11通过转动副连接(通孔与销轴的配合)的C连杆13和D连杆14随动，B连杆12 在C连杆13和D连杆14的带动下、同时因为动平台3与B连杆12之间的球副约束(球体与球窝的配合、或者是虎克铰)及动平台的不可变形性，B连杆12产生相应的运动；同理，在第二运动支链中，第二伺服电机25通过第二联轴器沈带动E连杆21转动，与E连杆21通过转动副连接(通孔与销轴的配合)的G连杆23和H连杆M随动，F连杆22在G连杆23和H连杆M的带动下、同时因为动平台3与F连杆22之间的转动副约束(通孔与销轴的配合)及动平台的不可变形性，F连杆22产生相应的运动；动平台3在上述B连杆12和F连杆22运动的共同作用下，产生绕虚拟转动中心 0的两自由度转动。本发明的两维转动并联机构除了具有一般并联机构的高速、高刚度、承载能力大、 结构紧凑以及低动态惯量等优点之外，还可以降低成本、简化控制，此外，其结构简单、工作空间大，因此能够广泛见于精密加工设备、高速拾取装置、调姿对接装置、运动模拟装置、精细操纵与力传感装置、医疗机器人等各类应用中。
权利要求
1. 一种具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，其特征在于该并联机构包括有动平台(3)、第一运动支链和第二运动支链；第一运动支链与第二运动支链设置在动平台(3)的两侧；动平台(3)的A板面(33)上设有U形连接件(31)，动平台(3)的B板面(34)上设有球窝(32)，A板面(33)垂直于B板面(34)；所述U形连接件(31)的A支臂(311)上设有A通孔(313)，所述U形连接件(31)的 B支臂(312)上设有B通孔(314)，A支臂(311)与B支臂(312)之间是U形槽(315)，该U 形槽(31 用于放置第二运动支链O)中F连杆0 的一端；所述A通孔(31 和B通孔 (314)用于放置I销轴(20E)；所述球窝(3 的半球形腔(321)用于放置第一运动支链的B连杆(1 一端的球体 (123)；第一运动支链包括有A连杆(11)、B连杆(12)、C连杆(13)、D连杆(14)、第一伺服电机(15)、第一联轴器(16)、第一基座(17)、A销轴(IOA)、B销轴(IOB)、C销轴(IOC)、D销轴(IOD) ；C连杆(13)与D连杆(14)的结构相同；A销轴(IOA)、B销轴(10B)、C销轴(IOC) 和D销轴(IOD)的结构相同；A连杆(11)的一端为圆柱(116)，A连杆(11)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有E通孔(114)和F通孔(115)，该E通孔(114)和F通孔(115)用于放置B销轴(IOB) ；A 连杆(U)的中部设有四边形腔(111)，该四边形腔(111)的相对板面上设有C通孔(112) 和D通孔(113)，该C通孔(112)和D通孔(113)用于放置A销轴(IOA)；B连杆(12)的一端设有G通孔(121)，B连杆(12)的另一端设有球体(123)，B连杆(12)的中部设有H通孔(122)；所述的球体(123)置于动平台(3)的半球窝(32)的半球形腔(321)内；所述的G通孔(121)用于放置C销轴(IOC)；所述的H通孔(122)用于放置D 销轴(IOD)；C连杆(13)的一端设有I通孔(131)，该I通孔(131)用于放置B销轴(IOB) ；C连杆(13)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有J通孔(132)和K通孔(133)，该J通孔(132) 和K通孔(133)用于放置C销轴(IOC)；D连杆(14)的一端设有L通孔(141)，该L通孔(141)用于放置A销轴(IOA) ；D连杆(14)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有M通孔(142)和N通孔(143)，该M通孔(142) 和N通孔(143)用于放置D销轴(IOD)；第一运动支链的装配关系为第一伺服电机(1 的输出轴连接在第一联轴器(16)的一端上，A连杆(11)的圆柱(116)穿过第一基座(17)上的通孔后连接在第一联轴器(16) 的另一端上，所述的第一基座(17)用于支撑起A连杆11 ；A销轴(IOA)的一端顺次穿过A 连杆(11)上的C通孔(112)、D连杆(14)上的L通孔(141)、A连杆(11)上的D通孔(113) 后连接一螺母，A销轴(IOA)与螺母的配合实现了 D连杆(14)的一端与A连杆(11)中部的连接；B销轴(IOB)的一端顺次穿过A连杆(11)上的E通孔(114)、C连杆(13)上的I通孔(131)、A连杆(11)上的F通孔(115)后连接一螺母，B销轴(IOB)与螺母的配合实现了 C连杆(13)的一端与A连杆(11)的U形叉端的连接；C销轴(IOC)的一端顺次穿过C连杆 (13)的U形叉端的J通孔(132)、B连杆(12)上的H通孔(122)、C连杆(13)的U形叉端的K通孔(133)后连接一螺母，C销轴(IOC)与螺母的配合实现了 C连杆(13)的U形叉端与B连杆(12)中部的连接；D销轴(IOD)的一端顺次穿过D连杆(14)的U形叉端的M通孔(142)、B连杆(12)上的G通孔(121)、D连杆(14)的U形叉端的N通孔(143)后连接一螺母，D销轴(IOD)与螺母的配合实现了 D连杆(14)的U形叉一端与B连杆(12) —端的连接；第二运动支链包括有E连杆、F连杆02)、G连杆03)、H连杆04)、第二伺服电机(25)、第二联轴器( )、第二基座(27)、E销轴(20A)、F销轴(20B)、G销轴(20C)、H销轴 (20D)、I销轴(20E) ；G连杆(23)与H连杆(24)的结构相同；E销轴(20A)、F销轴(20B)、 G销轴(20C)、H销轴(20D)和I销轴(20E)的结构相同；E连杆的一端为圆柱016)，E连杆的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有E'通孔(214)和F'通孔015)，该E'通孔(214)和F'通孔(215)用于放置F销轴 (20B) ；E连杆的中部设有四边形腔011)，该四边形腔011)的相对板面上设有C' 通孔(212)和D'通孔013)，该C'通孔012)和D'通孔(213)用于放置E销轴QOA)； F连杆02)的一端设有G'通孔021)，所述的G'通孔(221)用于放置G销轴(20C)； F连杆02)的另一端设有O通孔023)，所述的O通孔(223)用于放置I销轴(20E) ；F连杆02)的中部设有H'通孔022)，所述的H'通孔(222)用于放置H销轴(20D)；G连杆03)的一端设有Γ通孔031)，该I'通孔(231)用于放置F销轴QOB) ；G连杆的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有J'通孔(23 和K'通孔033)，该J' 通孔(232)和K'通孔(233)用于放置G销轴(20C)；H连杆04)的一端设有L'通孔041)，该L'通孔(Ml)用于放置E销轴QOA) ；H连杆04)的另一端为U形叉结构，该U形叉上设有M'通孔( 和N'通孔043)，该M' 通孔(242)和N'通孔(243)用于放置D销轴(20D)；第二运动支链的装配关系为第二伺服电机0 的输出轴连接在第二联轴器06) — 端上，E连杆的圆柱016)穿过第二基座(XT)上的通孔后连接在第二联轴器06)的另一端上，所述的第二基座(XT)用于支撑起E连杆；E销轴QOA)的一端顺次穿过E 连杆上的C'通孔Q12)、H连杆04)上的L'通孔041)、E连杆Ql)上的D'通孔 (213)后连接一螺母，E销轴(20A)与螺母的配合实现了 H连杆Q4)的一端与E连杆Ql) 中部的连接；F销轴QOB)的一端顺次穿过E连杆上的E'通孔Q14)、G连杆Q3)上的Γ通孔031)、E连杆上的F'通孔(215)后连接一螺母，F销轴QOB)与螺母的配合实现了 G连杆03)的一端与E连杆的U形叉端的连接；G销轴(20C)的一端顺次穿过G连杆03)的U形叉端的J'通孔032)、F连杆02)上的H'通孔Q22)、G连杆 (23)的U形叉端的K'通孔(23 后连接一螺母，G销轴(20C)与螺母的配合实现了 G连杆03)的U形叉端与F连杆02)中部的连接；H销轴(20D)的一端顺次穿过H连杆Q4) 的U形叉端的M'通孔042)、F连杆02)上的G'通孔021)、H连杆Q4)的U形叉端的 N'通孔( 后连接一螺母，H销轴(20D)与螺母的配合实现了 H连杆04)的U形叉一端与F连杆02) —端的连接。
2.根据权利要求1所述的具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，其特征在于A连杆(11)与B连杆(12)平行放置，C连杆(13)与D连杆(14)平行放置，则A连杆 (11)、B连杆(12)、C连杆(13)和D连杆(14)形成斜置的平行四边形连杆结构。
3.根据权利要求1所述的具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，其特征在于E连杆与F连杆02)平行放置，G连杆03)与H连杆04)平行放置，则E连杆 01)、F连杆02)、G连杆03)和H连杆04)形成斜置的平行四边形连杆结构。
4.根据权利要求1所述的具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，其特征在于第一运动支链的B连杆(12)的另一端可以设有虎克铰(124)结构；为了与虎克铰 (124)的配合安装，则动平台(3)原有的球窝结构将改变为U形连接件结构。
5.根据权利要求1所述的具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，其特征在于第一运动支链和第二运动支链均采用斜置平行四杆方式来提高机构的结构刚度。
全文摘要
本发明公开了一种具有虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，该并联机构包括有动平台、第一运动支链和第二运动支链；第一运动支链与第二运动支链设置在动平台的两侧。第一运动支链和第二运动支链均采用斜置平行四杆方式来提高机构的结构刚度。该并联机构构在动平台的两侧设置有结构相同的平行四边形连杆运动支链，通过电机的驱动实现加载在动平台上的载体绕虚拟转动中心点O运动。使本发明的并联机构具有可调节性，提高了结构刚度和运动精度，可以通过扩展应用于对准、调平、柔性装配以及微操作领域。
文档编号B25J9/08GK102218734SQ20111014440
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者于靖军, 宗光华, 李伟, 毕树生, 裴旭 申请人:北京航空航天大学