工作空间可调的加强型三自由度并联机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三自由度并联机构，尤其是一种由移动副、转动副和球面副构成的三自由度并联机构，属于机器人应用技术领域。
【背景技术】
[0002]工作空间是评价机器人性能的重要指标参数，其形状与大小对机器人的工作能力及应用范围有着极其重要的影响。但是，与串联机器人相比，并联机器人的工作空间相对小，因此，对并联机器人/机构工作空间特性的研究就显得尤为重要。在并联机器人/机构大家族中，3-PRS并联机构作为少自由度并联机器人/机构的典型代表之一，虽然只有3个自由度，但是由于机械结构与控制部分相对简单，它的一些特殊构型已在工业生产中得到了成功应用。它属于一类并联机构，由3个分支组成，每个分支都包含一个移动副(P)、一个转动副(R)与一个球面副(S)。3-PRS并联机构有大量的构型，不同构型下工作空间的形状千差万别；不同结构尺寸下，工作空间的大小差异巨大。3-PRS并联机构的工作精度随着工作空间中位姿的不同而变化。影响工作精度的因素很多，包括零部件的加工误差、使用过程中的磨损、温度变化导致的热胀冷缩、运动副各个部分之间必要的间隙、负载引起的受力变形等。由于并联机构中分支之间的耦合，末端位姿误差并不是各个误差源的简单叠加或简单的显式函数关系，误差之间存在着很强的相关性，建立准确的理论上的误差传递模型非常困难。因此，需要尽可能地在不同构型、不同尺寸下进行研究，采用工作空间或构型可调的并联机构则不用重复加工机械部分、降低实验硬件成本与时间成本。专利《工作空间可调的三自由度并联机构及其调整方法》(申请号:201410618331.1)针对一种特定的机构类型(连杆布置形式)，提供了一种工作空间可调的3-PRS并联机构，在这种特定的构型下可以调节结构尺寸，极大地方便了研究。但是，机构可调带来了一些新的问题，例如，调节部件使立柱等主要部分的工作刚度减小，导致精度下降、承载力减小；通过加大调节部分及立柱尺寸等方法可以增大刚度，但这又导致了机构笨重，不方便调节。
【发明内容】
[0003]本发明针对一类机构类型、工作空间可调的3-PRS并联机构由于调节部件导致工作刚度减小、或增大尺寸导致机构笨重的技术问题，提供了一种工作空间可调的加强型3-PRS并联机构，在调节过程中加强部件随着立柱的位置变化动态可调，在保证调节灵活性的同时，增大了机构的工作刚度，有效地解决了上述技术问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是:一种工作空间可调的加强型三自由度并联机构，包括定平台1、动平台2、第一支链3、第二支链4和第三支链5 ;第一支链3、第二支链4和第三支链5中的每一个支链均包括以下部件:第一调节部件31，41，51、第一立柱32，42，52、第一移动副33，43，53、第一转动副34，44，54、第一连杆35，45，55、第一球面副36，46，56 ;上述每个支链中所包括的部件的联接结构为:第一调节部件31，41，51水平安装在定平台I上，第一调节部件31，41，51上安装第一立柱32，42，52，第一立柱32，42，52垂直于定平台1，第一移动副33，43，53与第一立柱32，42，52联接，第一移动副33，43，53的轴线与定平台I的上平面垂直，第一移动副33，43，53与第一转动副34，44，54联接，第一转动副34，44，54的轴线与定平台I的上平面平行，第一连杆35，45，55的一端与第一转动副34，44，54联接，第一连杆35，45，55的另一端与第一球面副36，46，56联接，第一球面副36，46，56安装在动平台2上；调节部件31，41，51两两成120°夹角分布；
所述并联机构还包括加强部件6，加强部件6包括联接块61与加强杆62，联接块61包括第一联接块611、第二联接块612、第三联接块613 ; 3个联接块611，612，613中的每个联接块上均设置了 4个双凸耳结构，每个所述双凸耳结构上设置了两个结构完全相同的同轴的铰制孔螺栓安装孔，4个双凸耳结构上的所述铰制孔螺栓安装孔的轴线都互相平行；每个联接块上的4个所述双凸耳结构的布置方式为:每个联接块的相互平行的左侧面与右侧面的上边缘处分别设置一个所述双凸耳结构，与所述左侧面与所述右侧面都垂直的前面的左下角与右下角分别设置一个所述双凸耳结构；
加强杆62包括3个小加强杆621与3个大加强杆622，上述6个加强杆均为长度可调的伸缩杆，6个加强杆中的每一个加强杆的两端均设置了一个所述铰制孔螺栓安装孔，两端的所述铰制孔螺栓安装孔的结构完全相同并且轴线互相平行；
第一联接块611安装在第一立柱32的靠近定平台I的边缘的面上，第二联接块612安装在第二立柱42的靠近定平台I的边缘的面上，第三联接块613安装在第三立柱52的靠近定平台I的边缘的面上；
第一小加强杆621的一端通过铰制孔螺栓安装在第一联接块611的所述右侧面上的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上，另一端通过铰制孔螺栓安装在第二联接块612的所述左侧面上的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上；
第二小加强杆621的一端通过铰制孔螺栓安装在第二联接块612的所述右侧面上的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上，另一端通过铰制孔螺栓安装在第三联接块613的所述左侧面上的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上；
第三小加强杆621的一端通过铰制孔螺栓安装在第三联接块613的所述右侧面上的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上，另一端通过铰制孔螺栓安装在第一联接块611的所述左侧面上的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上；
第一大加强杆622的一端通过铰制孔螺栓安装在第一联接块611的所述前面上的右下角的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上，另一端通过铰制孔螺栓安装在第二联接块612的所述前面上的左下角的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上；
第二大加强杆622的一端通过铰制孔螺栓安装在第二联接块612的所述前面上的右下角的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上，另一端通过铰制孔螺栓安装在第三联接块613的所述前面上的左下角的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上；
第三大加强杆622的一端通过铰制孔螺栓安装在第三联接块613的所述前面上的右下角的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上，另一端通过铰制孔螺栓安装在第一联接块611的所述前面上的左下角的所述双凸耳结构的所述铰制孔螺栓安装孔上。
[0005]进一步，所述前面左下角的所述双凸耳结构与所述前面的夹角为150°，与所述左侧面的夹角为120° ;所述前面右下角的所述双凸耳结构与所述前面的夹角为150°，与所述右侧面的夹角为120°。
[0006]进一步，3个小加强杆621与3个大加强杆622均为圆弧形的长度可调的伸缩杆，6个加强杆62中每个加强杆的两端的所述铰制孔螺栓安装孔的轴线垂直于加强杆的圆弧所在平面。
[0007]进一步，加强杆62中3个小加强杆621与3个大加强杆622中的每个加强杆均包括:滑槽部分6211，6221和滑块部分6212，6222