支链耦合的两转动并联机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人、精密仪器和设备领域，特别涉及一种支链耦合的两转动并联机构。
技术背景
[0002]并联机构可定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机构具有运动精度高、刚度大、动态响应好等优点，但由于并联机构受运动副工作空间和支链干涉等影响，使得并联机构的运动空间普遍较小，严重制约了并联机构在工业和机器人等领域的应用，所以研究具有大工作空间的并联机构具有重要的应用价值。
[0003]并联机构的自由度可分为移动自由度和转动自由度，其中移动工作空间可通过增大机构尺寸的办法增大，然而转动工作空间却不随机构尺寸的增大而增加。国外对大工作空间转动类并联机构研究较早，发明专利US7478576B2和发明专利US7472622B2公开了一种具有大工作空间的三支链两转动并联机构，并成功应用于机器人关节等领域；发明专利US6658962B1公开了一种四支链两转动并联机构，并将其应用于仿生机器人中，取得了较好的效果。国内对具有大转动工作空间并联机构研究成果较少，其中发明专利CN103217986A和发明专利CN103433916A对大工作空间两转动并联机构进行了研究，并取得了一些成果。国内外对大工作空间转动类并联机构的研究虽取得了一定的成果，但新机构构型仍然较为匮乏，且已公开机构的刚度普遍较小，限制了该类机构在工业中的进一步应用。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供一种支链耦合的两转动并联机构，可实现动平台相对定平台做两自由度转动，且具有刚度大，转动工作空间大等优点，可广泛应用于机器人、精密仪器和设备等领域。
[0005]本发明的技术方案具体如下:
[0006]本发明主要包括定平台、动平台，连接动、定平台的运动支链，其有三种连接方式:
[0007]第一种连接方式:所述动平台与定平台之间通过至少三条运动支链连接，所述运动支链之间通过多条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固定连接，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，所有耦合连杆与中心连杆连接形成的转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L;
[0008]所有运动支链结构相同，每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，其中下连杆一端与中连杆通过转动副连接，且该转动副轴线与所述中心轴线L相交于一点P，下连杆另一端与定平台通过球面副连接;上连杆一端与动平台通过转动副连接，且该转动副轴线与所述中心轴线L相交于一点Q，点Q与所述点P不重合，上连杆另一端与中连杆通过球面副连接。
[0009]第二种连接方式:所述动平台与定平台之间通过至少三条运动支链连接，所述运动支链之间通过多条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固定连接，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，所有耦合连杆与中心连杆连接形成的转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L;
[0010]所有运动支链结构相同，每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，其中下连杆一端与定平台通过转动副连接，且该转动副轴线与所述中心轴线L相交于一点P，下连杆另一端与中连杆通过球面副连接;上连杆一端与中连杆通过转动副连接，且该转动副轴线与所述中心轴线L相交于一点Q，点Q与所述点P不重合，上连杆另一端与动平台通过球面副连接。
[0011]第三种连接方式:所述动平台与定平台之间通过至少三条运动支链连接，所述运动支链之间通过多条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固定连接，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，所有耦合连杆与中心连杆连接形成的转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L;
[0012]所有运动支链结构相同，每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，其中下连杆一端与定平台通过转动副连接，且该转动副轴线与所述中心轴线L相交于一点P，下连杆另一端与中连杆通过转动副连接，且该转动副轴线过所述点P ；上连杆一端与动平台通过转动副连接，且该转动副轴线与所述中心轴线L相交于一点Q，点Q与所述点P不重合，上连杆另一端与中连杆通过转动副连接，且该转动副轴线过所述点Q。
[0013]为进一步增加机构的刚度，对于上述三种连接方式中，所述中心连杆一端与定平台通过球面副或万向铰连接，且该球面副或万向铰的转动中心与所述点P重合;所述中心连杆另一端与动平台通过球面副或万向铰连接，且该球面副或万向铰的转动中心与所述点Q重合。
[0014]上述三种连接方式中，所述连接动平台与定平台的运动支链中有两条运动支链为主动运动支链，且该两条主动运动支链为相邻的两条运动支链;所述主动运动支链由直线驱动器驱动，直线驱动器的输出杆与主动运动支链中的下连杆通过转动副连接，直线驱动器尾端与机座通过转动副连接，所述机座与定平台固定连接。所述直线驱动器的输出杆前端安装有力学传感器。
[0015]上述三种连接方式中，所述连接动平台与定平台的运动支链中至少有一条运动支链为从动运动支链，所述从动运动支链与机座之间设有直线阻尼器，直线阻尼器的输出杆与从动运动支链的下连杆通过转动副连接，直线阻尼器尾端与机座通过转动副连接。所述直线阻尼器的输出杆前端安装有力学传感器。
[0016]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0017](I)机构动平台相对定平台转动工作空间大，其转动角度可达±90度；
[0018](2)机构各条运动支链之间通过耦合连杆和中心连杆相互连接，提高了机构的受力性能，增大了机构的刚度；
[0019](3)机构结构紧凑，且运动支链结构简单，方便加工制造。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例1立体结构示意简图；
[0021 ]图2是本发明实施例2立体结构示意简图；
[0022]图3是本发明实施例3立体结构示意简图；
[0023]图4是本发明实施例4立体结构示意简图；
[0024]图5是本发明实施例5立体结构示意简图；
[0025]图6是本发明实施例6立体结构示意简图；
[0026]图中:1.定平台，2.动平台，(A3，B3，C3，D3).下连杆，(A4，B4，C4，D4).中连杆，(A5，85<5，05).上连杆，(46，86，06，06).耦合连杆，7.中心连杆，(48，88).直线驱动器，(〇8，08).直线阻尼器，(厶9，89<9，09).输出杆，(厶10，810，(:10，010).压力传感器，11.机座。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，在所有附图中，所述R1、Rij表示一个转动副，所述S1、Si j均表示一个球面副，所述Ui表示万向铰，其中i，j为自然数。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示是本发明公开的第I个实施例，一种支链耦合的两转动并联机构，包括定平台1、动平台2，连接定平台