串并联纯转动三自由度机构制造技术

本发明专利技术涉及一种三自由度纯转动机构，具体是一种新型串并联纯转动三自由度机构。由旋转关节、具有移动自由度的连杆、中心约束杆、下平台、上平台组成，其中：旋转关节的回转轴与上平台固接；中心约束杆一端与下平台的中心固联，另一端与上平台以球副相连；另两根具有移动自由度的连杆两端分别与下、上平台以球副相连，分布在以中心约束杆与平台交点为中心的圆周上。本发明专利技术可实现绕三个坐标轴的转动联动，其中滚转自由度可实现连续回转，另外两个旋转自由度转动范围要求不大，且要求机构的刚度高、截面积小的应用场合。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三自由度纯转动机构，具体是一种新型串并联纯转动三自由度机构。
技术介绍
现有实现三自由度纯转动机构很多，主要分为两种，一种是串联结构形式，即分别绕三个坐标轴的旋转；另一种是并联结构形式，即多数为基于STEWART平台结构的并联运动平台等结构形式。上述两种形式有各自的优缺点和应用场合。当需要一种机构，实现绕三个坐标轴的转动联动，其中滚转自由度可实现连续回转，另外两个旋转自由度转动范围要求不大，且要求机构的刚度高、截面积小的情况下，分别采用上述两种形式很难满足设计技术指标要求。
技术实现思路
为解决上述应用场合的技术难点，本专利技术的目的是提供一种能将并联和串联机构有机的结合起来的新型串并联纯转动三自由度机构，它可实现绕三个坐标轴的转动联动，其中滚转自由度可实现连续回转，另外两个旋转自由度转动范围要求不大，且要求机构的刚度高、截面积小的应用场合。本专利技术的目的是这样实现的，由旋转关节、具有移动自由度的连杆、中心约束杆、下平台、上平台组成，其中旋转关节的回转轴与上平台固接；中心约束杆一端与下平台的中心固联，另一端与上平台以球副相连；另两根具有移动自由度的连杆两端分别与下、上平台以球副相连，分布在以中心约束杆与平台交点为中心的圆周上；所述具有移动自由度的连杆和下、上平台交点和两圆心的连线成直角；所述具有移动自由度的连杆和下、上平台交点和两圆心的连线之间夹角不为0度或180度；所述具有移动自由度的连杆为伸缩杆结构或导轨滑块滑动连接结构。本专利技术具有如下优点1.本专利技术将并联机构和串联机构有机的结合起来，实现绕空间坐标系三坐标轴的纯转动，即滚转、俯仰和偏航，充分发挥了并联机构和串联机构的优点解决特定应用场合的实际技术难题。2.本专利技术可实现滚转、偏航和俯仰的单独运动，也可实现俯仰和偏航的耦合，滚转可连续回转。3.本专利技术结构紧凑、简单、截面积小、刚度高。附图说明图1为本专利技术机构简图。图2为本专利技术一个实施例机构简图。图3为本专利技术另一个实施例机构简图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明实放例1如图1所示，本专利技术由旋转关节1、具有移动自由度的连杆2、中心约束杆4、下平台5、上平台6组成，其中旋转关节1的回转轴与上平台6固接；中心约束杆4一端与下平台5的中心固联，另一端通过球副3与上平台6相连；另两根具有移动自由度的连杆2两端分别通过球副3与下、上平台5、6相连，分布在以中心约束杆4与平台交点为中心的圆周上，其交点与圆心的连线成直角。本专利技术并联机构是这样实现俯仰和偏航角度的如图2所示(略旋转关节1)，为本专利技术SPS型两自由度并联机构简图，可实现滚转和偏航自由度，其中所述旋转关节1能实现滚转自由度，下平台5为固定平台，中心约束杆4为中间约束机构，具有移动自由度的连杆2为伸缩杆结构，由于中心约束杆4的一端与下平台5(固定平台)的中心固联，另一端通过球副和上平台6相连，另两根具有移动自由度的连杆2的两端通过球副3与上下平台相连，分布在以中心约束杆4与平台交点为中心的圆周上，其交点与圆心的连线成直角；当两根具有移动自由度的连杆2的长度发生变化时，即可实现上平台、绕中心约束杆4的两自由度旋转运动，实现滚转和偏航角度相互不耦合的运动，而当这种并联机构两根具有移动自由度的连杆2与平台的铰接点不重合，并且与中心点的夹角不是直角和平角时，并联机构实现俯仰和偏航角是耦合的。实施例2如图3所示(略旋转关节1)，为本专利技术PSS型两自由度并联机构简图，两根具有移动自由度的连杆2的长度固定不变，其一端沿固定的导轨滑块滑动连接。权利要求1.一种新型串并联纯转动三自由度机构，其特征在于由旋转关节(1)、具有移动自由度的连杆(2)、中心约束杆(4)、下平台(5)、上平台(6)组成，其中旋转关节(1)的回转轴与上平台(6)固接；中心约束杆(4)一端与下平台(5)的中心固联，另一端与上平台(6)以球副(3)相连；另两根具有移动自由度的连杆(2)两端分别与下、上平台(5、6)以球副(3)相连，分布在以中心约束杆(4)与平台交点为中心的圆周上。2.按权利要求1所述新型串并联纯转动三自由度机构，其特征在于所述具有移动自由度的连杆(2)和下、上平台(5、6)交点和两圆心的连线成直角。3.按权利要求1所述新型串并联纯转动三自由度机构，其特征在于所述具有移动自由度的连杆(2)和下、上平台(5、6)交点和两圆心的连线之间夹角不为0度或180度。4.按权利要求1所述新型串并联纯转动三自由度机构，其特征在于所述具有移动自由度的连杆(2)为伸缩杆结构或导轨滑块滑动连接结构。全文摘要本专利技术涉及一种三自由度纯转动机构，具体是一种新型串并联纯转动三自由度机构。由旋转关节、具有移动自由度的连杆、中心约束杆、下平台、上平台组成，其中旋转关节的回转轴与上平台固接；中心约束杆一端与下平台的中心固联，另一端与上平台以球副相连；另两根具有移动自由度的连杆两端分别与下、上平台以球副相连，分布在以中心约束杆与平台交点为中心的圆周上。本专利技术可实现绕三个坐标轴的转动联动，其中滚转自由度可实现连续回转，另外两个旋转自由度转动范围要求不大，且要求机构的刚度高、截面积小的应用场合。文档编号G12B5/00GK1480954SQ0213286公开日2004年3月10日 申请日期2002年9月4日 优先权日2002年9月4日专利技术者徐志刚, 房立金, 王洪光, 陈书宏 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型串并联纯转动三自由度机构，其特征在于：由旋转关节（１）、具有移动自由度的连杆（２）、中心约束杆（４）、下平台（５）、上平台（６）组成，其中：旋转关节（１）的回转轴与上平台（６）固接；中心约束杆（４）一端与下平台（５）的中心固联，另一端与上平台（６）以球副（３）相连；另两根具有移动自由度的连杆（２）两端分别与下、上平台（５、６）以球副（３）相连，分布在以中心约束杆（４）与平台交点为中心的圆周上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志刚，房立金，王洪光，陈书宏，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]