一种基于四杆张拉整体结构两自由度并联调整平台机构

1.本发明涉及空间机器人结构技术领域，更具体的说是涉及一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构。


背景技术：

2.并联机构也称为并联机器人机构，主要包括运动平台和固定平台，通过两个及两个以上的分支运动链相连接而组成的一种闭环机构。并联机构通常由不同的部件组合而成，如传统的刚性机构是由运动副将若干个刚性构件连接起来，通过运动副使刚性构件之间产生相对运动。
3.但是，传统刚性机构的运动副结构复杂，且存在不可避免的摩擦、磨损和间隙，以及由机械结构加工过程中所产生的误差，这些问题都不能很好地满足现代空间机构的设计要求。
4.因此，提供一种提高运动精度的基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，消除了并联机构运动副的间隙，优化并联机构，提升了张拉整体并联机构的运动精度。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，包括固定平台、工作平台和空心球体，所述固定平台和所述工作平台通过所述空心球体连接，并且所述固定平台和所述工作平台之间设置有四个均匀分布的直线驱动器、四个均匀分布的柔性铰链和两个相邻布置的弹性直线导轨机构。
8.通过采取以上方案，本发明的有益效果是：
9.将张拉整体结构与并联平台相结合，达到了自平衡、自稳定性特点，并且可以达到很大的跨度，同时自重极轻。
10.进一步的，所述固定平台包括球座和四个支撑柱，四个所述支撑柱分别固定在所述球座的外围且均匀分布；所述工作平台与所述固定平台同轴平行分布；所述工作平台中央开设有通孔；所述空心球体的上部套设在所述通孔内，所述空心球体的下部放置嵌套在所述球座内。
11.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，通过通孔以及球座的限位，能够保证空心球体的球心位置不变。
12.进一步的，所述直线驱动器一端与所述支撑柱铰接，所述直线驱动器另一端与所述工作平台铰接。
13.进一步的，所述柔性铰链一端与所述支撑柱固定连接，所述柔性铰链另一端与所述工作平台的角端固定连接。
14.进一步的，所述弹性直线导轨机构包括：
15.方形导轨，所述方形导轨的顶端与所述工作平台铰接；
16.第一滑块，所述第一滑块嵌套在所述方形导轨上；
17.第二滑块，所述第二滑块嵌套在所述方形导轨上且位于所述第一滑块底部；
18.圆柱导轨，所述第二滑块通过第一直线轴承与所述圆柱导轨连接；所述圆柱导轨的两端分别固定在相邻的两个所述支撑柱上；
19.两个弹簧组件，两个所述弹簧组件分别套合在所述圆柱导轨的两端；所述第一滑块与两个所述弹簧组件分别通过两个连杆连接。
20.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，方形导轨的顶端与工作平台铰接，能够限制工作平台的旋转，实现工作平台两自由度翻转功能，且和柔性铰链两者结合作用下，能够使工作平台快速回到稳定状态。
21.进一步的，所述弹簧组件包括第一弹簧、第二直线轴承和第二弹簧，所述第一弹簧、所述第二直线轴承和所述第二弹簧依次套合在所述圆柱导轨端部；所述第一滑块与所述第二直线轴承通过所述连杆连接。
22.进一步的，所述直线驱动器的两端分别与所述支撑柱和所述工作平台通过球铰连接。
23.进一步的，所述柔性铰链的两端分别与所述支撑柱和所述工作平台的角端通过挂钩固定连接。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1附图为本发明提供的一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构的结构示意图；
26.图2附图为本发明提供的弹性直线导轨机构的结构示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.如图1、2所示，本发明实施例公开了一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，包括固定平台1、工作平台2和空心球体3，固定平台 1和工作平台2通过空心球体3连接，并且固定平台1和工作平台2之间设置有四个均匀分布的直线驱动器4、四个均匀分布的柔性铰链5和两个相邻布置的弹性直线导轨机构6。
29.本发明将张拉整体结构与并联平台相结合，达到了自平衡、自稳定性特点，并且可以达到很大的跨度，同时自重极轻。
30.具体的，固定平台1包括球座11和四个支撑柱12，四个支撑柱12分别固定在球座11的外围且均匀分布；工作平台2与固定平台1同轴平行分布；工作平台2中央开设有通孔；空心球体3的上部套设在通孔内，空心球体3的下部放置嵌套在球座11内。
31.具体的，直线驱动器4一端与支撑柱12铰接，直线驱动器4另一端与工作平台2铰接。
32.具体的，柔性铰链5一端与支撑柱12固定连接，柔性铰链5另一端与工作平台2的角端固定连接。
33.具体的，弹性直线导轨机构6包括：
34.方形导轨61，方形导轨61的顶端与工作平台2铰接；
35.第一滑块62，第一滑块62嵌套在方形导轨61上；
36.第二滑块63，第二滑块63嵌套在方形导轨61上且位于第一滑块62底部；
37.圆柱导轨64，第二滑块63通过第一直线轴承65与圆柱导轨64连接；圆柱导轨64的两端分别固定在相邻的两个支撑柱12上；
38.两个弹簧组件，两个弹簧组件分别套合在圆柱导轨64的两端；第一滑块 62与两个弹簧组件分别通过两个连杆66连接。
39.具体的，弹簧组件包括第一弹簧67、第二直线轴承68和第二弹簧69，第一弹簧67、第二直线轴承68和第二弹簧69依次套合在圆柱导轨64端部；第一滑块62与第二直线轴承68通过连杆66连接。
40.具体的，直线驱动器4的两端分别与支撑柱12和工作平台2通过球铰连接。
41.具体的，柔性铰链5的两端分别与支撑柱12和工作平台2的角端通过挂钩7 固定连接。
42.本发明的工作原理为：在初始状态下，四个柔性铰链处于拉紧状态，两个弹性直线导轨机构处于压缩状态，为整体提供初始应力，工作平台运动时，因方形导轨与工作平台铰接，第一滑块在方形导轨上运动，在连杆作用下，使得两个第二直线轴承沿着圆柱导轨运动，又在第一弹簧、第二弹簧及柔性铰链结合作用下，能够使工作平台快速回到稳定状态。
43.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
44.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，其特征在于，包括固定平台、工作平台和空心球体，所述固定平台和所述工作平台通过所述空心球体连接，并且所述固定平台和所述工作平台之间设置有四个均匀分布的直线驱动器、四个均匀分布的柔性铰链和两个相邻布置的弹性直线导轨机构。2.根据权利要求1所述的一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，其特征在于，所述固定平台包括球座和四个支撑柱，四个所述支撑柱分别固定在所述球座的外围且均匀分布；所述工作平台与所述固定平台同轴平行分布；所述工作平台中央开设有通孔；所述空心球体的上部套设在所述通孔内，所述空心球体的下部放置嵌套在所述球座内。3.根据权利要求2所述的一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，其特征在于，所述直线驱动器一端与所述支撑柱铰接，所述直线驱动器另一端与所述工作平台铰接。4.根据权利要求2所述的一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，其特征在于，所述柔性铰链一端与所述支撑柱固定连接，所述柔性铰链另一端与所述工作平台的角端固定连接。5.根据权利要求2所述的一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，其特征在于，所述弹性直线导轨机构包括：方形导轨，所述方形导轨的顶端与所述工作平台铰接；第一滑块，所述第一滑块嵌套在所述方形导轨上；第二滑块，所述第二滑块嵌套在所述方形导轨上且位于所述第一滑块底部；圆柱导轨，所述第二滑块通过第一直线轴承与所述圆柱导轨连接；所述圆柱导轨的两端分别固定在相邻的两个所述支撑柱上；两个弹簧组件，两个所述弹簧组件分别套合在所述圆柱导轨的两端；所述第一滑块与两个所述弹簧组件分别通过两个连杆连接。6.根据权利要求5所述的一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，其特征在于，所述弹簧组件包括第一弹簧、第二直线轴承和第二弹簧，所述第一弹簧、所述第二直线轴承和所述第二弹簧依次套合在所述圆柱导轨端部；所述第一滑块与所述第二直线轴承通过所述连杆连接。7.根据权利要求3所述的一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，其特征在于，所述直线驱动器的两端分别与所述支撑柱和所述工作平台通过球铰连接。8.根据权利要求4所述的一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，其特征在于，所述柔性铰链的两端分别与所述支撑柱和所述工作平台的角端通过挂钩固定连接。

技术总结
本发明公开了一种基于四杆张拉整体结构的两自由度并联调整平台机构，包括固定平台、工作平台和空心球体，固定平台和工作平台通过空心球体连接，并且固定平台和工作平台之间设置有四个均匀分布的直线驱动器、四个均匀分布的柔性铰链和两个相邻布置的弹性直线导轨机构。本发明将张拉整体结构与并联平台相结合，达到了自平衡、自稳定性特点，并且可以达到很大的跨度，同时自重极轻。同时自重极轻。同时自重极轻。


技术研发人员：孙建伟 许天阔 孙家梁 高嵩 王振宇 刘春丰
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/3/8