一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构的制作方法

本发明涉及机器人和机械制造领域，特别涉及一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构。

背景技术：

并联机构是由多个支链构成的闭环，相比于串联机构具有惯性小、刚度大、承载能力高、无误差累积等优点，在应用上与串联机器人呈互补关系，但是并联机构也存在一些明显的不足，如奇异性、标定困难、工作空间小。少自由度的冗余并联机构具有结构简单、承载力大、工作空间大、容易控制等优点，广泛应用于铣削、钻铆、焊接、并联机床等领域，这种机构可用做五轴混联机床的并联模块，提高机床的灵活度、转动能力、精度等性能，现在已成为机器人和制造领域的热点，如德国dstechnologie公司研制的sprintz3三自由度并联主轴头。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题作出改进，提出一一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构。旨在通过添加冗余驱动，以克服少自由度并联机构工作空间内的奇异，还使得机构的容易控制，能提高该机构综合性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构，其特征在于，包括定平台、动平台及两条rpru支链和两条prru支链；所述动平台包括动平台一和动平台二；两条prru支链对称设置在动平台二两侧，两条rpru支链对称设置在动平台一两侧，动平台一与动平台二用动平台转动副连接；

所述rpru支链由rpru支链第一连接杆和rpru支链第二连接杆用rpru支链第一移动副、rpru支链第二转动副连接；所述rpru支链第一连接杆的另一端与定平台用rpru支链第一转动副连接，所述rpru支链第二连接杆与动平台一用rpru支链第三转动副连接；rpru支链第一移动副用驱动副驱动；

所述prru支链由prru支链第一连接杆和prru支链第二连接杆用prru支链第二转动副连接；所述prru支链第一连接杆的另一端与定平台用prru支链第一转动副、prru支链第一移动副连接，所述prru支链第二连接杆与动平台二用prru支链第三转动副连接；prru支链第一移动副用驱动副驱动；驱动prru支链第一移动副的驱动副固定在定平台上；所述prru支链第一移动副卡设在定平台的滑轨上并在滑轨上滑动。

进一步的技术方案在于，所述prru支链第三转动副的转动副轴线与prru支链第一转动副的转动副轴线和prru第二转动副的转动副轴线垂直，prru第一转动副的转动副轴线平行于prru第二转动副的转动副轴线。

进一步的技术方案在于，所述rpru支链第三转动副的转动副轴线与rpru支链第一转动副的转动副轴线和rpru第二转动副的转动副轴线垂直，rpru第一转动副的转动副轴线平行于rpru第二转动副的转动副轴线。

进一步的技术方案在于，所述动平台二为凹型，所述动平台一置于动平台二的凹槽内，并在凹槽内用动平台转动副连接。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明实现动平台相对定平台两转一移的三自由度运动输出；该并联机构结构简单紧凑，驱动分布对称，各项同性，控制简单，综合性能好；机构有四个输入运动，它们彼此相互冗余，驱动时要满足一定的运动协调条件，机构才可实现确定运动；采用冗余驱动可以克服奇异，增大工作空间；承载能力大、稳定性强、精度高，在高速、精度以及高刚度加工领域有着广泛应用前景。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图。

图中，0、定平台；1、动平台一；2、动平台二；11、第一支链第一连杆；12、第一支链第二连杆；1a、第一支链第一转动副；1b、第一支链第一移动副；1c、第一支链第二转动副；1d、第一支链第三转动副；21、第二支链第一连杆；22、第二支链第二连杆；2a、第二支链第一移动副；2b、第二支链第一转动副；2c、第二支链第二转动副；2d、第二支链第三转动副；31、第三支链第一连杆；32、第三支链第二连杆；3a、第三支链第一转动副；3b、第三支链第一移动副；3c、第三支链第二转动副；3d、第三支链第三转动副；41、第四支链第一连杆；42、第四支链第二连杆；4a、第四支链第一移动副；4b、第四支链第一转动副；4c、第四支链第二转动副；4d、第四支链第三转动副；s、动平台转动副。

具体实施方式

本发明实施例中，阐述了一种具有高刚度的两转一移冗余驱动并联机构，其包括定平台0、动平台及两条rpru支链和两条prru支链；所述动平台包括动平台一1和动平台二2；两条prru支链对称设置在动平台二2两侧，两条rpru支链对称设置在动平台一1两侧，动平台一1与动平台二2用动平台转动副s连接；

所述rpru支链由rpru支链第一连接杆和rpru支链第二连接杆用rpru支链第一移动副、rpru支链第二转动副连接；所述rpru支链第一连接杆的另一端与定平台0用rpru支链第一转动副连接，所述rpru支链第二连接杆与动平台一1用rpru支链第三转动副连接；rpru支链第一移动副用驱动副驱动；

所述prru支链由prru支链第一连接杆和prru支链第二连接杆用prru支链第二转动副连接；所述prru支链第一连接杆的另一端与定平台0用prru支链第一转动副、prru支链第一移动副连接，所述prru支链第二连接杆与动平台二2用prru支链第三转动副连接；prru支链第一移动副用驱动副驱动；驱动prru支链第一移动副的驱动副固定在定平台0上；所述prru支链第一移动副卡设在定平台0的滑轨上并在滑轨上滑动。

本发明实施例中，所述prru支链第三转动副的转动副轴线与prru支链第一转动副的转动副轴线和prru第二转动副的转动副轴线垂直，prru第一转动副的转动副轴线平行于prru第二转动副的转动副轴线。

本发明实施例中，所述rpru支链第三转动副的转动副轴线与rpru支链第一转动副的转动副轴线和rpru第二转动副的转动副轴线垂直，rpru第一转动副的转动副轴线平行于rpru第二转动副的转动副轴线。

本发明实施例中，所述动平台二2为凹型，所述动平台一1置于动平台二2的凹槽内，并在凹槽内用动平台转动副s连接。

本发明实施例中，驱动副选择直线电缸驱动。

本发明实施例中，第一支链和第三支链相同，均为rpru支链，即rpru型主动驱动支链，第二支链和第四支链相同，均为prru支链，即prru型主动驱动支链，动平台一1和动平台二2经转动副s连接，实现动平台一1和动平台二2之间相互转动。

如图1所示所述第一支链包括第一支链第一转动副1a、第一支链第一连杆11、第一支链第一移动副1b、第一支链第二转动副1c、第一支链第二连杆12和第一支链第三转动副1d，所述第一支链第一连杆11一端连接第一支链第一转动副1a，第一支链第一转动副1a连接定平台0，第一支链第一连杆11的另一端连接第一支链第一移动副1b，第一支链第一移动副1b通过第一支链第二转动副1c连接第一支链第二连杆12，第一支链第一转动副1a轴线和第一支链第二转动副1c轴线平行且垂直于第一支链第一连杆11和第一支链第二连杆12，第一支链第二连杆12另一端通过第一支链第三转动副1d连接动平台一1，第一支链第三转动副1d轴线与第一支链第一、第二转动副1a、1c轴线垂直。

所述第二支链包括第二支链第一移动副2a、第二支链第一转动副2b、第二支链第一连杆21、第二支链第二转动副2c、第二支链第二连杆22和第二支链第三转动副2d，所述第二支链第一连杆21一端连接第二支链第一转动副2b，第二支链第一转动副2b通过第二支链第一移动副2a连接定平台0，且第二支链第一移动副2a与第二支链第一转动副2b轴线s21垂直，第二支链第一连杆21的另一端通过连接第二支链第二转动副2c连接第二支链第二连杆22，且第二支链第二转动副2c的轴线与第二支链第一转动副2b轴线平行，垂直于第二支链第一连杆21和第二支链第二连杆22，第二支链第二连杆22的另一端通过第二支链第三转动副2d连接动平台二2，第二支链第三转动副2d轴线与第二支链第一、第二转动副2b、2c轴线垂直。

所述第三支链包括第三支链第一转动副3a、第三支链第一连杆31、第三支链第一移动副3b、第三支链第二转动副3c、第三支链第二连杆32和第三支链第三转动副3d，所述第三支链第一连杆31一端连接第三支链第一转动副3a，第三支链第一转动副3a连接定平台0，第三支链第一连杆31的另一端连接第三支链第一移动副3b，第三支链第一移动副3b通过第三支链第二转动副3c连接第三支链第二连杆32，第三支链第一转动副3a轴线和第三支链第二转动副3c轴线平行且垂直于第三支链第一连杆31和第三支链第二连杆32，第三支链第二连杆32另一端通过第三支链第三转动副3d连接动平台一1，第三支链第三转动副3d轴线与第三支链第一、第二转动副3a、3c轴线垂直。

所述第四支链包括第四支链第一移动副4a、第四支链第一转动副4b、第四支链第一连杆41、第四支链第二转动副4c、第四支链第二连杆42和第四支链第三转动副4d，所述第四支链第一连杆41一端连接第四支链第一转动副4b，第四支链第一转动副4b通过第四支链第一移动副4a连接定平台0，且第四支链第一移动副4a与第四支链第一转动副4b轴线垂直，第四支链第一连杆41的另一端通过连接第四支链第二转动副4c连接第四支链第二连杆42，且第四支链第二转动副4c的轴线与第四支链第一转动副4b轴线平行，垂直于第四支链第一连杆41和第四支链第二连杆42，第四支链第二连杆42的另一端通过第四支链第三转动副4d连接动平台二2，第四支链第三转动副4d轴线与第四支链第一、第二转动副4b、4c轴线垂直。