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专利号: 2023103150283
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种含复合型转动副的两转动一移动超冗余驱动并联机构,其特征在于,其包括定平台、动平台以及设于所述定平台与动平台之间的六条运动支链,

所述定平台和动平台均呈正方形,所述定平台与动平台之间设有六条运动支链;

所述六条运动支链包括第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链以及第六支链,且每条所述运动支链中均包括驱动杆,所述第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链沿逆时针呈正方形对称布置于所述定平台与动平台的边角处,且所述第一支链和第三支链呈对角线设置,所述第一支链和第三支链均为UPR支链,且所述第一支链和第三支链中驱动杆的下端分别通过第一万向铰和第三万向铰与所述定平台连接,所述第一支链和第三支链中驱动杆的上端分别通过第一转动副和第三转动副与所述动平台连接,且所述第一支链和第三支链中驱动杆上的上连杆、下连杆分别通过第一移动副和第三移动副连接,所述第二支链和第四支链呈对角线设置,所述第二支链和第四支链均为RPU支链,且所述第二支链和第四支链中驱动杆的下端分别通过第二转动副和第四转动副与所述定平台连接,所述第二支链和第四支链中驱动杆的上端分别通过第二万向铰和第四万向铰与所述动平台连接,且所述第二支链和第四支链中驱动杆上的上连杆、下连杆分别通过第二移动副和第四移动副连接;

所述第五支链和第六支链设于所述第一支链以及第三支链的对角线上,所述第五支链和第六支链均为UPR支链,且所述第五支链和第六支链中驱动杆的下端分别通过第五万向铰和第六万向铰与所述定平台连接,所述第五支链和第六支链中驱动杆的上端分别通过共用所述第一转动副和第三转动副与所述动平台连接,且所述第五支链和第六支链中驱动杆上的上连杆、下连杆分别通过第五移动副和第六移动副连接;

所述第一支链中第一万向铰的外侧转动副轴线与所述第三支链中第三万向铰的外侧转动副轴线共线,且所述轴线穿过所述定平台的几何中心,其轴线方向为超冗余驱动并联机构的第一转动方向,且所述第二支链中第二万向铰的外侧转动副轴线与所述第四支链中第四万向铰的外侧转动副轴线共线,且该轴线穿过所述动平台的几何中心,其轴线方向为超冗余驱动并联机构的第二转动方向,所述定平台的几何中心与所述动平台的几何中心连线方向为超冗余驱动并联机构的移动自由度方向,通过驱动各运动支链中驱动杆动作,能够实现超冗余驱动并联机构空间内的两维转动和一维移动。

2.根据权利要求1所述的含复合型转动副的两转动一移动超冗余驱动并联机构,其特征在于,所述第一支链中第一万向铰的内侧转动副轴线与所述第一转动副轴线平行,且所述第一万向铰的内侧转动副轴线以及所述第一转动副的轴线均与所述第一移动副轴线垂直;

所述第二支链中第二万向铰的内侧转动副轴线与所述第二转动副轴线平行,且所述第二万向铰的内侧转动副轴线以及所述第二转动副轴线均与所述第二移动副轴线垂直;

所述第三支链中第三万向铰的内侧转动副轴线与所述第三转动副轴线平行,且所述第三万向铰的内侧转动副轴线以及所述第三转动副轴线均与所述第三移动副轴线垂直;

所述第四支链中第四万向铰的内侧转动副轴线与所述第四转动副轴线平行,且所述第四万向铰的内侧转动副轴线以及所述第四转动副轴线均与所述第四移动副轴线垂直;

所述第五支链中第五万向铰的内侧转动副轴线与所述第一转动副轴线平行,且所述第五万向铰的内侧转动副轴线以及所述第一转动副轴线均与所述第五移动副轴线垂直;

所述第六支链中第六万向铰的内侧转动副轴线与所述第三转动副轴线平行,且所述第六万向铰的内侧转动副轴线以及所述第三转动副轴线均与所述第六移动副轴线垂直。

3.根据权利要求2所述的含复合型转动副的两转动一移动超冗余驱动并联机构,其特征在于,所述第一万向铰、第三万向铰、第五万向铰以及第六万向铰的外侧转动副分别与所述定平台相连,且所述第一万向铰、第三万向铰、第五万向铰以及第六万向铰的内侧转动副分别与对应驱动杆中的下连杆相连,所述第二万向铰和第四万向铰的外侧转动副分别与所述动平台相连,且所述第二万向铰和第四万向铰的内侧转动副分别与对应驱动杆中的上连杆相连。

4.根据权利要求3所述的含复合型转动副的两转动一移动超冗余驱动并联机构,其特征在于,所述第二转动副轴线与所述第四转动副轴线相平行,且所述第四转动副与所述第一万向铰、第三万向铰、第五万向铰以及第六万向铰的外侧转动副轴线相平行,所述第二转动副轴线的中心点和第四转动副轴线的中心点与所述定平台的几何中心均在同一条直线上,且所述第一万向铰、第三万向铰、第五万向铰以及第六万向铰的外侧转动副轴线的中心点与所述定平台的几何中心均在同一条直线上。

5.根据权利要求4所述的含复合型转动副的两转动一移动超冗余驱动并联机构,其特征在于,所述第一转动副轴线与所述第三转动副轴线相平行,且所述第三转动副轴线与所述第二万向铰以及第四万向铰的外侧转动副轴线相平行,所述第一转动副轴线的中心点与所述第三转动副轴线的中心点与所述动平台的几何中心均在同一条直线上,且所述第二万向铰以及第四万向铰的外侧转动副轴线的中心点与所述动平台的几何中心均在同一条直线上。

6.根据权利要求5所述的含复合型转动副的两转动一移动超冗余驱动并联机构,其特征在于,与所述定平台相连的所述第一万向铰的外侧转动副轴线、第三万向铰的外侧转动副轴线、第五万向铰的外侧转动副轴线以及第六万向铰的外侧转动副轴线均与所述动平台相连的所述第一转动副轴线、第三转动副轴线相平行;

与所述定平台相连的所述第一万向铰的内侧转动副轴线、第三万向铰的内侧转动副轴线均与所述动平台相连的所述第一转动副轴线、第三转动副轴线、第二万向铰的外侧转动副轴线以及第四万向铰的外侧转动副轴线相平行;

所述第二万向铰的外侧转动副轴线与所述第四万向铰的外侧转动副轴线共线,且过所述动平台的几何中心点;所述第一万向铰的外侧转动副轴线与所述第三万向铰的外侧转动副轴线共线,且过所述定平台的几何中心点。

7.根据权利要求1所述的含复合型转动副的两转动一移动超冗余驱动并联机构,其特征在于,当所述定平台与所述动平台平行时,所述第五支链中第一转动副在所述定平台上的投影为所述第一万向铰外侧转动副的中心点至所述第五万向铰外侧转动副的中心点之间连线的中点,且所述第五万向铰的外侧转动副轴线、所述第一万向铰的外侧转动副轴线以及所述第三万向铰的外侧转动副轴线相互平行,且所述第五万向铰的外侧转动副轴线的中心点、第一万向铰的外侧转动副轴线的中心点以及所述第三万向铰的外侧转动副轴线的中心点共线,且均在所述定平台的对角线上;

当所述定平台与所述动平台平行时,所述第六支链中第三转动副在所述定平台上的投影为所述第三万向铰外侧转动副的中心点至所述第六万向铰外侧转动副的中心点之间连线的中点,且所述第六万向铰的外侧转动副轴线、所述第一万向铰外侧转动副轴线以及所述第三万向铰外侧转动副轴线相互平行,且所述第六万向铰的外侧转动副轴线的中心点、所述第一万向铰外侧转动副轴线的中心点以及所述第三万向铰外侧转动副轴线的中心点共线,且均在所述定平台的对角线上。

8.根据权利要求1所述的含复合型转动副的两转动一移动超冗余驱动并联机构,其特征在于,连接所述定平台的所述第一万向铰的外侧转动副、第三万向铰的外侧转动副、第五万向铰的外侧转动副、第六万向铰的外侧转动副、第二转动副以及第四转动副的轴线空间异面且垂直于连接所述动平台的所述第一转动副、第三转动副、第二万向铰的外侧转动副以及第四万向铰的外侧转动副轴线。