一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，并聯(lián)機構(gòu)包括底座、平衡座、靜平臺、動平臺、條完全相同的支鏈、軸座、連接座和三個擺動缸，在底座上設(shè)置有平衡座，在平衡座上設(shè)置有靜平臺，每條支鏈由曲柄、連桿通過六個轉(zhuǎn)動副連接而成，曲柄與連桿完全相同，在動平臺上設(shè)置有隨動平臺的運動而運動的連接座，每個擺動缸驅(qū)動每條支鏈的運動，支鏈帶動動平臺實現(xiàn)三維轉(zhuǎn)動。 支鏈創(chuàng)造性的將串聯(lián)機構(gòu)引入到并聯(lián)之路中，底座、靜平臺以及平衡座固定；曲柄在液壓驅(qū)動裝置的作用下做圓周運動，通過支鏈的傳動，與連桿通過轉(zhuǎn)動副連接的動平臺也會隨著支鏈做相應(yīng)的運動，在三個同樣的驅(qū)動裝置的作用下，動平臺能夠在球面上實現(xiàn)空間的三維轉(zhuǎn)動和移動。
【專利說明】一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及并聯(lián)機構(gòu)和液壓控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是涉及一種新型多支路 液控球面并聯(lián)機構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 并聯(lián)機構(gòu)屬于空間多自由度多環(huán)閉鏈機構(gòu)，和串聯(lián)機構(gòu)相比，并聯(lián)機構(gòu)具有剛度 大、承載能力大、累計誤差小、動態(tài)特性好、環(huán)境適應(yīng)性強、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，因而被廣泛應(yīng) 用于高尖端的航空航天儀器、并聯(lián)機器人、虛擬軸機床、微動操作臺和各種運動模擬器、傳 感器等方面。自由度為2飛的少自由度并聯(lián)機構(gòu)更具有實用價值。球面三自由度并聯(lián)機構(gòu) 是少自由度并聯(lián)機構(gòu)中極為重要的一類，可以實現(xiàn)繞機構(gòu)轉(zhuǎn)動中心的三個轉(zhuǎn)動自由度。球 面三自由度并聯(lián)機構(gòu)以3-3R球面并聯(lián)機構(gòu)為代表，其機構(gòu)特性為所有轉(zhuǎn)動副的軸線交于 一點，其動平臺可以實現(xiàn)繞該交點的自由轉(zhuǎn)動。
[0003] 加拿大學(xué)者Gosselin最早研究、設(shè)計基于球面并聯(lián)機構(gòu)的"靈巧眼"，后來國內(nèi)一 些學(xué)者也提出了一些球面并聯(lián)機構(gòu)或裝置，例如：
[0004] 1、專利ZL200810055018. 6提出了一種具有中心球面鉸鏈的偏置輸出三自由度球 面并聯(lián)機構(gòu)，包括三自由度球面并聯(lián)機構(gòu)、中心球面鉸鏈和偏置輸出桿單元；
[0005] 2、專利201010126955. 3提出了一種三自由度球面并聯(lián)機構(gòu)仿生眼睛，其技術(shù)方 案是安裝在球形仿生眼球里面的微型攝像頭隨著球形仿生眼球一起旋轉(zhuǎn)，球面并聯(lián)機構(gòu)的 三個分支分別與球形仿生眼球的下部連接，驅(qū)動球形仿生眼球的旋轉(zhuǎn)運動，球形仿生眼球 的工作空間為半錐角45度的圓錐形；
[0006] 3專利201010274735. 5提出了用于虛軸機床和機器人的三轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，其技 術(shù)方案為由機架、動平臺以及連接在機架與動平臺之間的第一運動支鏈，第二運動支鏈和 第三運動支鏈組成。其中的第一運動支鏈包括順序相連的第一萬向鉸鏈、第一移動副和第 二萬向鉸鏈，第二運動支鏈包括順序相連的第三萬向鉸鏈、第二移動副和第四萬向鉸鏈，第 三運動支鏈包括順序相連的轉(zhuǎn)動副和第五萬向鉸鏈。轉(zhuǎn)動自由度僅依賴運動支鏈的運動副 的線性控制。
[0007] 上述三維轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜，精度不高，承載能力一般，為使三維 轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)等到更廣泛的應(yīng)用，需要綜合結(jié)構(gòu)簡單、靈活度好、剛度高的實用化新型并聯(lián) 機構(gòu)。所以，為了達到此目的，本實用新型并聯(lián)機構(gòu)需要實現(xiàn)以下特性：
[0008] 1)運動平臺（操作平臺）要求實現(xiàn)3個自由度的運動，即繞三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動 ? α^β,γ)。
[0009] 2)并聯(lián)機構(gòu)的工作空間要求足夠大，運動平臺的轉(zhuǎn)角范圍要求較大，為滿足該 裝置發(fā)射要求，其主要功能技術(shù)參數(shù)為：在某位置點可進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動范圍：高低角為 -8°~76。，方向角為0。~110°。
[0010] 3)體積小，重量輕，可車載，能適應(yīng)野外實驗，較低的生產(chǎn)成本和維修費用。
[0011] 4)良好的承載能力和良好的精度特性和運動穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了解決上述問題，本實用新型一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，具有完全對 稱的結(jié)構(gòu)，輸出精度高、結(jié)構(gòu)剛性好、承載能力強、便于控制、部件簡單；動平臺可實現(xiàn)球面 三維轉(zhuǎn)動。
[0013] 為了達到上述目的，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0014] 本實用新型是一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，并聯(lián)機構(gòu)包括底座、平衡座、 靜平臺、動平臺、條完全相同的支鏈、軸座、連接座和外設(shè)的驅(qū)動裝置三個擺動缸，在底座 上設(shè)置有平衡座，在平衡座上設(shè)置有靜平臺，每條支鏈由曲柄、連桿通過六個轉(zhuǎn)動副連接而 成，曲柄與連桿完全相同，在動平臺上設(shè)置有隨動平臺的運動而運動的連接座，曲柄一與連 桿二、曲柄二與連桿三分別通過第一轉(zhuǎn)動副組中的轉(zhuǎn)動副三，第二轉(zhuǎn)動副組中的轉(zhuǎn)動副四 組成兩條串聯(lián)分支，在所述兩條串聯(lián)分支的中間通過連桿一、第一轉(zhuǎn)動副組中的轉(zhuǎn)動副五， 第二轉(zhuǎn)動副組中的轉(zhuǎn)動副六并聯(lián)起來，所述第一轉(zhuǎn)動副組和所述第二轉(zhuǎn)動副組均包括兩個 獨立的轉(zhuǎn)動副，轉(zhuǎn)動副三和轉(zhuǎn)動副五屬于第一轉(zhuǎn)動副組，轉(zhuǎn)動副四和轉(zhuǎn)動副六屬于第二轉(zhuǎn) 動副組，在上端通過連桿四、轉(zhuǎn)動副七、轉(zhuǎn)動副八并聯(lián)起來，支鏈通過轉(zhuǎn)動副一、轉(zhuǎn)動副二與 靜平臺相連，通過轉(zhuǎn)動副九與動平臺相連，與靜平臺相連的轉(zhuǎn)動副一、轉(zhuǎn)動副二分別位于曲 柄一、曲柄二的一端，與動平臺相連的轉(zhuǎn)動副九位于連桿四的中點位置，每個擺動缸驅(qū)動每 條支鏈的運動，支鏈帶動動平臺實現(xiàn)三維轉(zhuǎn)動。
[0015] 本實用新型的進一步改進在于：每條支鏈均為平行四邊形機構(gòu)。
[0016] 本實用新型的進一步改進在于：靜平臺、動平臺、條支鏈以及連接座的球心交于一 點。
[0017] 本實用新型的進一步改進在于：擺動缸由液壓驅(qū)動。
[0018] 本實用新型的進一步改進在于：底座、平衡座及靜平臺三者相對靜止。
[0019] 本實用新型的有益效果是：本實用新型的多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)其工作原理為 擺動缸驅(qū)動支鏈運動，支鏈帶動動平臺實現(xiàn)三維轉(zhuǎn)動，在三條支鏈上引入串聯(lián)機構(gòu)，創(chuàng)造性 的把串聯(lián)機構(gòu)引入到并聯(lián)支路中，具有輸出精度高、結(jié)構(gòu)剛性好、承載能力強、便于控制、部 件簡單、工作空間大等特點，可廣泛用作各種控制裝置的執(zhí)行機構(gòu)。
[0020] 本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、設(shè)計合理，承載力強，便于操作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2是本實用新型支鏈的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 其中：1_底座，2-平衡座，3-靜平臺，4-動平臺，5-支鏈，6-軸座，7-連接座，9-轉(zhuǎn) 動副一，10-轉(zhuǎn)動副二，11-曲柄一，12-曲柄二，13-第一轉(zhuǎn)動副組，15-第二轉(zhuǎn)動組，17-連 桿一，18-連桿二，19-連桿三，20-轉(zhuǎn)動副七，21-轉(zhuǎn)動副八，22-轉(zhuǎn)動副九，23-連桿四。

【具體實施方式】
[0024] 為了加深對本實用新型的理解，下面將結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步 詳細描述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不對本實用新型的保護范圍構(gòu)成限定。
[0025] 如圖I -2所示，本實用新型是一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，所述并聯(lián)機構(gòu) 包括底座1、平衡座2、靜平臺3、動平臺4、3條完全相同的支鏈5、軸座6、連接座7和外設(shè) 的驅(qū)動裝置三個擺動缸，在所述底座1上設(shè)置有平衡座2,在所述平衡座2上設(shè)置有靜平臺 3,底座固定，平衡座固定在底座上，靜平臺固定在平衡座上，在所述動平臺4上設(shè)置有隨所 述動平臺4的運動而運動的連接座7,每條所述支鏈5由曲柄、連桿通過六個轉(zhuǎn)動副連接而 成，曲柄與連桿完全相同，曲柄一 11與連桿二18、曲柄二12與連桿三19分別通過第一轉(zhuǎn)動 副組13中的轉(zhuǎn)動副三，第二轉(zhuǎn)動副組15中的轉(zhuǎn)動副四組成兩條串聯(lián)分支，在所述兩條串聯(lián) 分支的中間通過連桿一 17、第一轉(zhuǎn)動副組13中的轉(zhuǎn)動副五，第二轉(zhuǎn)動副組15中的轉(zhuǎn)動副六 并聯(lián)起來，所述第一轉(zhuǎn)動副組13和所述第二轉(zhuǎn)動副組15均包括兩個獨立的轉(zhuǎn)動副，轉(zhuǎn)動副 三和轉(zhuǎn)動副五屬于第一轉(zhuǎn)動副組13,轉(zhuǎn)動副四和轉(zhuǎn)動副六屬于第二轉(zhuǎn)動副組15,在上端通 過連桿四23、轉(zhuǎn)動副七20、轉(zhuǎn)動副八21并聯(lián)起來，所述支鏈5通過轉(zhuǎn)動副一 9、轉(zhuǎn)動副二10 與靜平臺3相連，通過轉(zhuǎn)動副九22與動平臺4相連，與靜平臺3相連的轉(zhuǎn)動副一 9、轉(zhuǎn)動副 二10分別位于曲柄一 11、曲柄二12的一端，與動平臺4相連的轉(zhuǎn)動副九22位于連桿四23 的中點位置，每個所述擺動缸驅(qū)動每條所述支鏈5的運動，所述支鏈5帶動所述動平臺4實 現(xiàn)三維轉(zhuǎn)動，所述底座1、所述平衡座2及所述靜平臺3三者相對靜止，并具有一定的強度， 每條所述支鏈5均為平行四邊形機構(gòu)，3對由曲柄、連桿構(gòu)成每一條支鏈都引入串聯(lián)機構(gòu)， 都是通過平行四邊形機構(gòu)構(gòu)成，以保證其強度和剛度。每對支鏈之間在運動時不可相互干 涉，靜平臺3、動平臺4、3條支鏈5以及連接座7的球心交于一點，所述擺動缸由液壓驅(qū)動， 擺動缸作為動力源由液壓驅(qū)動，其壓力可以調(diào)節(jié)以滿足各種狀態(tài)下的運動，其數(shù)目為三，以 驅(qū)動三對曲柄，靜平臺、動平臺、3對由曲柄、連桿構(gòu)成的支鏈以及連接座，根據(jù)需求不同，可 調(diào)整其尺寸以滿足需求。
[0026] 本實用新型支鏈創(chuàng)造性的將串聯(lián)機構(gòu)引入到并聯(lián)之路中，底座、靜平臺以及平衡 座固定；曲柄在液壓驅(qū)動裝置的作用下做圓周運動，通過支鏈的傳動，與連桿通過轉(zhuǎn)動副連 接的動平臺也會隨著支鏈做相應(yīng)的運動，在三個同樣的驅(qū)動裝置的作用下，動平臺能夠在 球面上實現(xiàn)空間的三維轉(zhuǎn)動和移動。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，所述并聯(lián)機構(gòu)包括底座（1)、平衡座（2)、靜平 臺（3)、動平臺（4)、3條完全相同的支鏈（5)、軸座（6)、連接座（7)和外設(shè)的驅(qū)動裝置三個 擺動缸，其特征在于：在所述底座（1)上設(shè)置有平衡座（2)，在所述平衡座（2)上設(shè)置有靜平 臺（3)，每條所述支鏈（5)由曲柄、連桿通過六個轉(zhuǎn)動副連接而成，曲柄與連桿完全相同，在 所述動平臺（4)上設(shè)置有隨所述動平臺（4)的運動而運動的連接座（7)，曲柄一（11)與連桿 二（18)、曲柄二（12)與連桿三（19)分別通過第一轉(zhuǎn)動副組（13)中的轉(zhuǎn)動副三，第二轉(zhuǎn)動 副組（15)中的轉(zhuǎn)動副四組成兩條串聯(lián)分支，在所述兩條串聯(lián)分支的中間通過連桿一（17)、 第一轉(zhuǎn)動副組（13)中的轉(zhuǎn)動副五，第二轉(zhuǎn)動副組（15)中的轉(zhuǎn)動副六并聯(lián)起來，所述第一 轉(zhuǎn)動副組（13)和所述第二轉(zhuǎn)動副組（15)均包括兩個獨立的轉(zhuǎn)動副，轉(zhuǎn)動副三和轉(zhuǎn)動副五 屬于第一轉(zhuǎn)動副組（13)，轉(zhuǎn)動副四和轉(zhuǎn)動副六屬于第二轉(zhuǎn)動副組（15)，在上端通過連桿四 (23)、轉(zhuǎn)動副七（20)、轉(zhuǎn)動副八（21)并聯(lián)起來，所述支鏈（5)通過轉(zhuǎn)動副一（9)、轉(zhuǎn)動副二 (10)與靜平臺（3)相連，通過轉(zhuǎn)動副九（22)與動平臺（4)相連，與靜平臺（3)相連的轉(zhuǎn)動副 一（9)、轉(zhuǎn)動副二（10)分別位于曲柄一（11)、曲柄二（12)的一端，與動平臺（4)相連的轉(zhuǎn)動 副九（22)位于連桿四（23)的中點位置，每個所述擺動缸驅(qū)動每條所述支鏈（5)的運動，所 述支鏈（5)帶動所述動平臺（4)實現(xiàn)三維轉(zhuǎn)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于：每條所述支 鏈（5)均為平行四邊形機構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于：靜平臺（3)、 動平臺（4)、3條支鏈（5)以及連接座（7)的球心交于一點。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于：所述擺動缸 由液壓驅(qū)動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型多支路液控球面并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于：所述底座 (1 )、所述平衡座（2 )及所述靜平臺（3 )三者相對靜止。
【文檔編號】B25J9/00GK204160473SQ201420520146
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】于百業(yè), 馮勇, 盧立永 申請人:南京工程學(xué)院