一种驱动冗余的三自由度并联机构的制作方法

本发明涉及一种驱动冗余的三自由度并联机构，属于冗余机器人结构设计领域。

背景技术：

并联机构具有高刚度、高承载能力和高精度等优点，故获得了科研和工业领域等众多学者的广泛关注。但由于并联机构结构的限制，存在一系列如工作空间小和内部奇异性等问题，影响了并联机构运行过程中的安全性和可靠性。对于三自由度并联机构而言，动平台与定平台之间通过三条简单支链相连接，工作空间和刚度是有限的，这就给并联机构的应用带来了一定的限制。因此，通过添加冗余驱动，利用冗余特性来规避机构的奇异位置，并改善原有并联机构的工作空间和性能。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服3-PRS并联机构工作空间小和奇异性等问题，提出一种驱动冗余的三自由度并联机构，通过冗余驱动的添加，该机构在具备了三自由度并联机构优点的同时，其工作空间和运动特性得到了进一步的改善和提高。

本发明的技术方案是：

一种驱动冗余的三自由度并联机构，所述并联机构包括定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链，第一支链、第二支链和第三支链中的每一个支链包括以下零件：

立柱、滑块、活动推杆，

上述每一个支链中所包括的零件的连接结构为：立柱垂直固接于定平台上，滑块与立柱连接，形成移动副，活动推杆的一端通过转动副与滑块连接，活动推杆的另一端通过球面副与动平台连接，三个立柱位于以定平台的中心为原点的圆周上且两两互成120°。

进一步，所述支链中的活动推杆由外伸缩杆和内伸缩杆组成，外伸缩杆和内伸缩杆构成移动副且作直线运动。

进一步，所述支链中的活动推杆，外伸缩杆与滑块用转动副连接，内伸缩杆与动平台用球面副连接。

进一步，所述支链中的活动推杆的运动由直线电机及控制装置、外伸缩杆和内伸缩杆实现，直线电机及控制装置安装在外伸缩杆的一端。

本发明具有的有益的效果是：

本发明通过增加冗余驱动调节活动推杆的长度，获取更大的工作空间，同时避开奇异位置。

附图说明

图1是本发明的机构示意图；

图2~图4是本发明的活动推杆示意图。

图中：1，定平台

2，动平台

3，第一支链

31，第一立柱

32，第一滑块

33，第一活动推杆

4，第二支链

41，第二立柱

42，第二滑块

43，第二活动推杆

5，第三支链

51，第三立柱

52，第三滑块

53，第三活动推杆

331，直线电机及控制装置

332，外伸缩杆

333，内伸缩杆

431，直线电机及控制装置

432，外伸缩杆

433，内伸缩杆

531，直线电机及控制装置

532，外伸缩杆

533，内伸缩杆。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1~4所示，本发明包括定平台1、动平台2、第一支链3、第二支链4和第三支链5，其中：

第一支链3：包括第一立柱31、第一滑块32、第一活动推杆33；第一立柱31通过螺栓垂直固接于定平台1上，第一滑块32与第一立柱31连接，第一滑块32的轴线与动平台1上表面垂直，第一滑块32与第一转动副连接，第一转动副的轴线与定平台1上表面平行，第一活动推杆33的外伸缩杆332通过第一转动副与第一滑块32连接，直线电机及控制装置331固定安装在外伸缩杆332靠近转动副的一端，通过直线电机及控制装置331控制内伸缩杆333作往复直线运动，第一活动推杆33的内伸缩杆333通过第一球面副与动平台2连接，第一球面副安装在动平台2上。

第二支链4：包括第二立柱41、第二滑块42、第二活动推杆43；第二立柱41通过螺栓垂直固接于定平台1上，第二滑块42与第二立柱41连接，第二滑块42的轴线与动平台1上表面垂直，第二滑块42与第二转动副连接，第二转动副的轴线与定平台1上表面平行，第二活动推杆43的外伸缩杆432通过第二转动副与第二滑块42连接，直线电机及控制装置431固定安装在外伸缩杆432靠近转动副的一端，通过直线电机及控制装置431控制内伸缩杆433作往复直线运动，第二活动推杆43的内伸缩杆433通过第二球面副与动平台2连接，第二球面副安装在动平台2上。

第三支链5：包括第三立柱51、第三滑块52、第三活动推杆53；第三立柱51通过螺栓垂直固接于定平台1上，第三滑块52与第三立柱51连接，第三滑块52的轴线与动平台1上表面垂直，第三滑块52与第三转动副连接，第三转动副的轴线与定平台1上表面平行，第三活动推杆53的外伸缩杆532通过第三转动副与第三滑块52连接，直线电机及控制装置531固定安装在外伸缩杆532靠近转动副的一端，通过直线电机及控制装置531控制内伸缩杆533作往复直线运动，第三活动推杆53的内伸缩杆533通过第三球面副与动平台2连接，第三球面副安装在动平台2上。

三个立柱31，41，51位于以定平台1的中心为原点的圆周上，互成120°。

所述机构中三条支链的活动推杆33，43，53由外伸缩杆332，432，532和内伸缩杆333，433，533组成，外伸缩杆332，432，532与滑块31，41，51通过转动副连接，内伸缩杆333，433，533与动平台2通过球面副连接，外伸缩杆332，432，532和内伸缩杆333，433，533构成移动副且作直线运动；活动推杆33，43，53的运动由直线电机及控制装置331，431，531、外伸缩杆332，432，532和内伸缩杆333，433，533实现，直线电机及控制装置331，431，531安装在外伸缩杆332，432，532靠近转动副的一端。

当滑块32，42，52在3个立柱31，41，51上的高度已知，动平台2的位姿随之确定，活动推杆33，43，53增加3个直线电机及控制装置331，431，531，此时机构的总自由度为6，多出的3个自由度由活动推杆33，43，53上的3个直线电机及控制装置331，431，531来驱动实现工作空间的改变和规避奇异位形。

本发明具有的有益的效果是：

本发明在三个支链上使用活动推杆代替连杆，通过直线电机及控制装置调节活动推杆的长度，改善了并联机构的工作空间；通过控制活动推杆规避奇异位形，减小了并联机构运动的不稳定性，使并联机构的运动特性得到了改善和提高。

以上所述，是本发明的较佳实例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，如图2~图4中三个移动副采用直线电机或液压及其它驱动方式的推杆结构，本领域技术人员利用上述提示的技术内容做出的简单修改，等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。