一种对称和非对称可重构四构态并联平台的制作方法
【专利摘要】一种对称和非对称可重构四构态并联平台，该并联平台的三个支链具有相同的结构，第一虎克铰、第三虎克铰和第四虎克铰与动平台相连，第二虎克铰、第五虎克铰和第六虎克铰与固定平台相连，第一圆弧转板安装在第一侧杆上，第二圆弧转板安装在第二侧杆上，第三圆弧转板安装在第三侧杆上，该并联平台能够在对称结构和非对称的3?UPU、2?UPU?URU、2?URU?UPU和3?URU构型之间灵活转换，在保持并联平台承载能力强优点的基础上增大了并联平台的工作空间，具有较为广阔的工程应用前景。
【专利说明】
一种对称和非对称可重构四构态并联平台
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种机械设计领域，特别是一种对称和非对称可重构四构态并联
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【背景技术】
[0002]并联机构是由多个并行支链构成的闭环运动系统，即由多个并行支链的一端同时与一个末端执行器(动平台)相连构成。从Steward机构在轮胎测试及飞行模拟器上的成功应用开始，并联机构一直成为诸多学者研究的对象。并联机构(PM)相比与传统的串联机构，具有更大的刚度、负载和更高的精度。但其工作小的问题一直制约着其发展，中国专利ZL201510977107.6公布了一种新型具有可重构特性的并联机构，该并联平台可通过调节固定平台的面积来改变工作空间，在一定程度上改善了并联平台的工作空间，但是该并联平台占地面积大且工作空间调节范围较小，因此，有必要设计一种既能保持较好的承载能力，又能较大幅度改变工作空间的并联平台。
[0003]目前尚未见有一种既能保持较好的承载能力，又能较大幅度改变工作空间的具有可重构功能的并联平台的创新发明设计。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种对称和非对称可重构四构态并联平台，它既能保持较好的承载能力，又能较大幅度改变工作空间。
[0005]本实用新型通过以下技术方案实现上述目的:一种对称和非对称可重构四构态并联平台，该并联平台的三个支链具有相同的结构，第一侧杆、第二侧杆和第三侧杆结构相同，第一滑动杆、第二滑动杆和第三滑动杆的结构相同，第一虎克铰、第三虎克铰和第四虎克铰与动平台相连，第二虎克铰、第五虎克铰和第六虎克铰与固定平台相连，第一滑动杆一端与第一虎克铰相连，另一端与第一侧杆的一端相连，第一侧杆的另一端与第二虎克铰相连，第二滑动杆一端与第三虎克铰相连，另一端与第二侧杆的一端相连，第二侧杆的另一端与第五虎克铰相连，第三滑动杆一端与第四虎克铰相连，另一端与第三侧杆的一端相连，第三侧杆的另一端与第六虎克铰相连，第一圆弧转板安装在第一侧杆上，第二圆弧转板安装在第二侧杆上，第三圆弧转板安装在第三侧杆上。
[0006]所述第一侧杆上焊接有圆弧固定档板，用于安装第一圆弧转板。
[0007]所述第一滑动杆上焊接有转动块。
[0008]所述第一侧杆上开有长槽，第一滑动杆在长槽中滑动。
[0009]本实用新型中，U表示虎克铰，P表示移动副，R表示转动副，如3-UPU型表示并联平台的三个支链具有相同的结构，每个支链的运动副都是两个虎克铰和一个移动副。依此类推类推。2-UPU-URU型表示并联平台其中两个支链的运动副是两个虎克铰和一个移动副，一个支链的运动副是两个虎克铰和一个转动副。2-URU-UPU型表示并联平台其中两个支链的运动副是两个虎克铰和一个转动副，一个支链的运动副是两个虎克铰和一个移动副。3-URU型表示并联平台的三个支链具有相同的结构，每个支链的运动副都是两个虎克铰和一个转动副。
[0010]本实用新型的突出优点在于:
[0011]1、该并联平台具有可重构的功能，能够根据不同的工作需求，在3-UPU、2-UPU-URU、2-URU-UPU和3-URU构型之间灵活转换，具有较强的适应性。
[0012]2、该并联平台采用改变运动副的形式来改变构态，能够较大范围的改变工作空间。
[0013]3、该并联平台可在工作的过程中通过改变构型来调节工作空间和承载能力，具有较强的灵活性。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型所述的并联平台3-UPU构型时的结构示意图。
[0015]图2是本实用新型所述的并联平台2-UPU-URU构型时的结构示意图。
[0016]图3是本实用新型所述的并联平台2-URU-UPU构型时的结构示意图。
[0017]图4是本实用新型所述的并联平台3-URU构型时的结构示意图。
[0018]图5是本实用新型所述的并联平台第一侧杆和第一滑动杆以移动副形式相连时的结构示意图。
[0019]图6是本实用新型所述的并联平台第一侧杆和第一滑动杆以转动副形式相连时的结构示意图。
[0020]图7是本实用新型所述的并联平台第一圆弧转板在第一侧杆上的装配示意图。
[0021 ]图8是本实用新型所述的并联平台第一滑动杆的示意图。
[0022]图9是本实用新型所述的并联平台第一侧杆和第一滑动杆以移动副形式相连时的运动范围示意图。
[0023]图10是本实用新型所述的并联平台第一侧杆和第一滑动杆以转动副形式相连时的运动范围示意图。
[0024]图中标记为:动平台1、第一虎克铰2、第一滑动杆3、第一圆弧转板4、第一侧杆5、固定平台6、第二虎克铰7、第三虎克铰8、第二滑动杆9、第四虎克铰10、第二圆弧转板11、第三滑动杆12、第二侧杆13、第三圆弧转板14、第五虎克铰15、第三侧杆16、第六虎克铰17、圆弧固定档板18、转动块19。
【具体实施方式】
:
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的描述。
[0026]如图1、图7和图8所示，本实用新型所述的对称和非对称可重构四构态并联平台，具体结构和连接关系为:
[0027]该并联平台的三个支链具有相同的结构，第一侧杆5、第二侧杆13和第三侧杆16结构相同，第一滑动杆3、第二滑动杆9和第三滑动杆12的结构相同，第一虎克铰2、第三虎克铰8和第四虎克铰10与动平台I相连，第二虎克铰7、第五虎克铰15和第六虎克铰17与固定平台6相连，第一滑动杆3—端与第一虎克铰2相连，另一端与第一侧杆5的一端相连，第一侧杆5的另一端与第二虎克铰7相连，第二滑动杆9 一端与第三虎克铰8相连，另一端与第二侧杆13的一端相连，第二侧杆13的另一端与第五虎克铰15相连，第三滑动杆12—端与第四虎克铰10相连，另一端与第三侧杆16的一端相连，第三侧杆16的另一端与第六虎克铰17相连，第一圆弧转板4安装在第一侧杆5上，第二圆弧转板11安装在第二侧杆13上，第三圆弧转板14安装在第三侧杆16上。
[0028]本实用新型的工作原理是:
[0029]由于该对称和非对称可重构四构态并联平台的三个支链具有相同的结构，因此，其三个支链的工作原理相同，支链一由第一侧杆5、第一滑动杆3和第一圆弧转板4构成，支链二由第二侧杆13、第二滑动杆9和第二圆弧转板11构成，支链三由第三侧杆16、第三滑动杆12和第三圆弧转板14构成。以下介绍支链一的工作原理，当第一滑动杆3在第一侧杆5的长槽种移动时，第一滑动杆3和第一侧杆5的连接方式是移动副连接，此时支链一的可变长度是第一侧杆5上长槽的长度，长槽的长度小于等于第一滑动杆3的长度，如图9所示;第一圆弧转板4安装在圆弧固定档板18上，并可绕圆弧固定档板18转动，当第一滑动杆3移动到第一侧杆5的顶部时，第一侧杆5上的圆弧固定档板18档住第一滑动杆3上的转动块19，使得第一滑动杆3无法继续向前移动，此时第一圆弧转板4转动180°到正下面，将第一滑动杆3上的转动块19包住，此时，第一滑动杆3和第一侧杆5的连接方式是转动副连接，此时第一滑动杆3的转动范围接近O?180°，其可变长度几乎是两倍的第一滑动杆3的长度，如图10所示。此时，第一支链的长度变化范围大大增加，并联平台的工作空间大大增加。第二支链和第三支链的工作原理和第一支链相同，且三个支链相互独立。当三个支链都是移动副连接时，并联平台处于3-UPU型，S卩:3-UPU型表示并联平台的三个支链具有相同的结构，每个支链的运动副都是两个虎克铰和一个移动副，U表示虎克铰，P表示移动副。此时承载能力最强，但是工作空间最小；当其中一个支链由移动副转变成转动副时，并联平台处于2-UPU-URU型，即:并联平台其中两个支链的运动副是两个虎克铰和一个移动副，一个支链的运动副是两个虎克铰和一个转动副，R表示转动副。此时并联平台承载能力稍微下降，但是在运动副变化的那条支链方向上的工作空间大大增加；当其中两个支链由移动副转变成转动副时，并联平台处于2-URU-UPU型，S卩:并联平台其中两个支链的运动副是两个虎克铰和一个转动副，一个支链的运动副是两个虎克铰和一个移动副。此时并联平台承载能力有所下降，但是在运动副变化的两条支链的方向上的工作空间大大增加；当三条支链都由移动副转变成转动副时，并联平台处于3-URU型，S卩:并联平台的三个支链具有相同的结构，每个支链的运动副都是两个虎克铰和一个转动副。此时并联平台承载能力较弱，但是其在各方向上的工作空间都较大范围的增加。在工作中可根据需要变化构态。
【主权项】
1.一种对称和非对称可重构四构态并联平台，其特征在于，该并联平台的三个支链具有相同的结构，第一侧杆、第二侧杆和第三侧杆结构相同，第一滑动杆、第二滑动杆和第三滑动杆的结构相同，第一虎克铰、第三虎克铰和第四虎克铰与动平台相连，第二虎克铰、第五虎克铰和第六虎克铰与固定平台相连，第一滑动杆一端与第一虎克铰相连，另一端与第一侧杆的一端相连，第一侧杆的另一端与第二虎克铰相连，第二滑动杆一端与第三虎克铰相连，另一端与第二侧杆的一端相连，第二侧杆的另一端与第五虎克铰相连，第三滑动杆一端与第四虎克铰相连，另一端与第三侧杆的一端相连，第三侧杆的另一端与第六虎克铰相连，第一圆弧转板安装在第一侧杆上，第二圆弧转板安装在第二侧杆上，第三圆弧转板安装在第三侧杆上。2.根据权利要求1所述的对称和非对称可重构四构态并联平台，其特征在于，所述第一侧杆上焊接有圆弧固定档板，用于安装第一圆弧转板。3.根据权利要求1所述的对称和非对称可重构四构态并联平台，其特征在于:所述第一滑动杆上焊接有转动块。4.根据权利要求1所述的对称和非对称可重构四构态并联平台，其特征在于:所述第一侧杆上开有长槽，第一滑动杆在长槽中滑动。
【文档编号】B25J9/00GK205588293SQ201620450227
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】王汝贵, 廖益丰, 李屹豪, 张成东, 郑安平, 严叶文, 衡东岭
【申请人】广西大学