本發(fā)明涉及機器人領域，特別涉及一種可重構四自由度并聯機械手。

背景技術：

傳統(tǒng)的機械手是基于串聯機構的，其末端執(zhí)行器工作空間大，姿態(tài)靈活，但因串聯機構的懸臂特征使其剛度較小，承載能力較弱，且驅動裝置通常都要布置在串聯機構的關節(jié)處，大大增加了機構重量和運動慣性力，嚴重影響了機構的運動性能。而在實際生產過程中，對機械手的精度、速度和加速度等性能要求較高。并聯機構的產生將機械手的發(fā)展提升到一個新的高度，并聯機構具有累積誤差小、剛度大等優(yōu)勢，且驅動裝置大都可安裝于定平臺上，極大減少了驅動器質量對機構運動性能的影響。

隨著并聯機械手的發(fā)展，四自由度機械手得到了廣泛的應用，其中三個移動一個轉動四自由度機械手在裝配、鉚接、擰轉螺絲、搬運物體等領域發(fā)展尤為迅速。三個移動自由度和一個轉動自由度有三種不同形式，分別為三個移動，一個繞x軸的轉動、三個移動，一個繞y軸的轉動、三個移動，一個繞z軸的轉動，而現有三個移動一個轉動四自由度機械手多數為單一轉動自由度，不能根據加工要求自由切換其轉動自由度，機械手的更換則會增加加工時長，且會加大加工制作成本。

可重構四自由度并聯機械手可根據不同工作條件對與運動平臺相連4個U副的某些轉動自由度進行鎖死，以滿足不同工作條件下對轉動自由度的不同需求。可重構四自由度并聯機械手不僅可以縮短加工時長，且大大減少了加工成本，具有現實意義上的應用前景。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：為克服背景技術中提到的技術缺陷，提供一種可重構四自由度并聯機械手。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的一個技術方案是：一種可重構四自由度并聯機械手，包括定平臺和位于定平臺下方的工作平臺，所述定平臺和所述工作平臺由四條結構完全相同的活動支鏈連接，四條相同的活動支鏈在定平臺和工作平臺之間呈矩形分布。

上述方案中，每個活動支鏈均包括轉動副一、驅動桿、以四個球副為頂點的閉環(huán)平行四邊形、U副，驅動桿通過轉動副一與定平臺連接，驅動桿與平行四邊形中的連桿二固連，平行四邊形是以四個球副為其頂點、連桿一和連桿二為平行四邊形相鄰的兩條邊，連接桿通過兩個相互平行的轉動副二與平行四邊形中兩個連桿一連接，轉動副二與平行四邊形所在平面相垂直，平行四邊形與工作平臺通過U副連接，U副包括U形架中間軸和連接軸，中間軸位于U形架的兩臂之間，并且中間軸與U形架的兩臂轉動副連接，中間軸與連桿二垂直并且固定連接，連接軸固定在U形架下方，連接軸垂直于工作平，并且與工作平臺轉動副連接。

上述方案中，每相鄰兩條支鏈之間互成布置。

上述方案中，驅動安裝在定平臺上，轉動副為驅動副。

本發(fā)明的有益效果是：（1）通過有選擇的鎖死4個U副不同方向的旋轉自由度，工作平臺可實現三個移動，一個繞x軸的轉動、三個移動，一個繞y軸的轉動、三個移動，一個繞z軸的轉動三種不同類型的三平移一轉動運動，極大滿足了機械手在不同工作狀態(tài)下對不同方向轉動自由度的需求；（2）轉動自由度的切換大大減少了加工時長和加工成本：（3）機構具有運動范圍大，剛度大，累計誤差小等優(yōu)點。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖2是圖1移動平臺部分的放大圖。

其中：1.定平臺，2.轉動副一，3.驅動桿，4.轉動副二，5.連桿一，6.工作平臺，7.U副，7-1.U形架，7-2中間軸，7-3.連接軸，8.球副，9.連接桿，10.連桿二。

具體實施方式

現在結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。

1.如圖1所示的一種可重構四自由度并聯機械手，包括一個安裝驅動器的定平臺1和安裝執(zhí)行器的工作平臺6，連接所述定平臺1和工作平臺6之間的具有相同結構的第一支鏈I、第二支鏈II、第三支鏈III、第四支鏈IV，所述第一支鏈I、第二支鏈II、第三支鏈III、第四支鏈IV分別與定平臺1以及工作平臺6連接形成一個空間并聯閉環(huán)機構，第一支鏈I、第二支鏈II、第三支鏈III、第四支鏈IV均包括轉動副一2、驅動桿3、以四個球副8為頂點的閉環(huán)平行四邊形、U副7，驅動桿3通過轉動副一2與定平臺1連接，驅動桿3與平行四邊形中的連桿二10固連，平行四邊形是以四個球副8為其頂點、連桿一5和連桿二10為平行四邊形相鄰的兩條邊，連接桿9通過兩個相互平行的轉動副二4與平行四邊形中兩個連桿一5連接，轉動副二4與平行四邊形所在平面相垂直，平行四邊形與工作平臺6通過U副7連接，如圖2所示，U副7包括U形架7-1中間軸7-2和連接軸7-3，中間軸7-2位于U形架7-1的兩臂之間，并且中間軸7-2與U形架7-1的兩臂轉動副連接，中間軸7-2與連桿二10垂直并且固定連接，連接軸7-3固定在U形架7-1下方，連接軸7-3垂直于工作平臺6，并且與工作平臺6轉動副連接。

本發(fā)明的一種可重構四自由度并聯機械手，其三平移一轉動運動具有三種不同形式，如圖1所示，分別為三個移動，一個繞x軸的轉動；三個移動，一個繞y軸的轉動；三個移動，一個繞z軸的轉動。若鎖死第一支鏈Ⅰ與第三支鏈Ⅲ末端U副的z軸方向的自由度、第二支鏈Ⅱ與第四支鏈Ⅳ末端U副的x軸方向及z軸方向的自由度，此時機構的運動形式為三個移動，一個繞x軸的轉動；若鎖死第一支鏈Ⅰ與第三支鏈Ⅲ末端U副的z軸方向及y軸方向的自由度、第二支鏈Ⅱ與第四支鏈Ⅳ末端U副的z軸方向的自由度，此時機構的運動形式為三個移動，一個繞y軸的轉動；若鎖死第一支鏈Ⅰ與第三支鏈Ⅲ末端U副的y軸方向的自由度、第二支鏈Ⅱ與第四支鏈Ⅳ末端U副的x軸方向的自由度，此時機構的運動形式為三個移動，一個繞z軸的轉動。

本發(fā)明的一種可重構四自由度并聯機械手，其可重構特性，極大滿足了機械手在不同工作狀態(tài)下對不同方向轉動自由度的需求，對提高生產效率，降低生產成本具有十分重要的現實意義。

以上述依據本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍。