[发明专利]一种构型及尺度可重构的并联机器

说明书

技术领域

本发明涉及一种构型及尺度均可重构的新型并联机器的设计，属机械制造、机器人技术领域。

背景技术

随着社会的发展，产品的生命周期变短，市场的变化越来越快，因此企业必须快速且有效地响应市场变化，推出满足市场的新产品。为了利用有限的资源提高企业的生产能力就要求有效地利用现有的制造装备，通过对装备的改造而改变工艺以及产品的产量和质量等。

并联机器是一种新型的运动结构的操作机，与传统串联机器相比，具有许多优点，如结构简单，速度/加速度大，姿态能力强，容易实现多自由度等，因此是串联机器的重要补充。不同构型及尺度的并联机器具有不同的工作性能，要根据具体需求进行设计，如果并联机器不可重构，则当需求变化时就需要重新进行设计和制造，降低了对市场的响应速度，增加了成本。

因为大多数并联机器组成结构类似，包含一些简单和相同的模块，区别仅在于支链的数量、规格和配置，所以，将并联机器的各组件模块或部件模块的接口标准化后，就可以通过这些模块重构出不同构型及尺度的并联机器，适应市场需要的变化。

发明内容

本发明的目的是设计一种可重构的新型并联机器，其构型及尺度均可以进行变化。根据工作需求，确定构型及尺度，再从元件库中选择适当的元件进行装配，配置出性能满足需求的并联机器；当工作需求发生变化时，可以重构出满足新工作任务需求的并联机器。

本发明公开了一种构型及尺度可重构的并联机器，包括由静平台框架组件、数个扩展件、一系列可实现伸缩及滑块驱动功能的驱动支链组件、一系列动平台、末端执行器部件及适用各种构型及尺度的数控系统；其特征在于：所述的静平台框架组件由上下两个具有基准面和平板以及支架组成，所述的平板的基准面位于平板靠并联机器的内侧，基准面上的一系列定位孔，且定位孔位于不同直径的一些分布圆以及一些直线上；所述的扩展件两面均为基准面，且含有定位孔；所述的一系列动平台具有定位孔，不同的动平台的定位孔处于不同直径的分布圆上，且定位孔规格与扩展件上的相同；所述的一系列可实现伸缩及滑块驱动功能的驱动支链组件结构如专利《用于可重构并联机床的模块化驱动支链结构》(中国专利号03137758.0)，包括直线驱动单元模块、工作台模块、定长杆模块、两个球铰副模块和以及三个杆固定模块、和；所述直线驱动单元模块包括支座、丝杆螺母、丝杠及驱动丝杠的电机，其特征在于：所述的模块化驱动支链结构还包括两个可变安装角度模块和；所述工作台模块具有三个接口，分别为与所述丝杆螺母的接口、与所述可变安装角度模块的接口以及与所述杆固定模块的接口；所述球铰副模块具有与杆固定模块的接口，此接口的几何特征尺寸及连接方式和所述工作台模块与杆固定模块的接口的相同；所述直线驱动单元模块中的支座在其电机轴伸出方向相反的方向的一端上有一段伸出杆，这段杆的外径与所述定长杆模块外径相同；所述的模块化驱动支链结构按照实现伸缩轴驱动功能或滑块驱动功能的需求，将上述各模块及其接口顺序连接起来。所述模块化驱动支链组件实现伸缩轴驱动功能时的模块连接方式如下：所述直线驱动单元模块与其电机轴伸出方向相反的方向的一端依次连接杆固定模块、球铰副模块和位置固定的可变安装角度模块；所述直线驱动单元模块在另一端通过丝杆螺母与工作台模块连接，工作台模块通过其接口依次连接杆固定模块、套于丝杆上的定长杆模块、杆固定模块、球铰副模块和可变安装角度模块。其特征在于所述模块化驱动支链组件实现滑块驱动功能时的模块连接方式如下：所述直线驱动单元模块的支座固定，所述丝杆螺母与工作台模块连接；所述工作台模块沿垂直于直线驱动单元模块的丝杆方向的接口依次连接可变安装角度模块、球铰副模块、杆固定模块，定长杆模块、杆固定模块、球铰副模块和可变安装角度模块；所述数控系统具有计算各种构型及尺度并联机器中所述的末端执行器输出点位移与并联机器中所述的驱动支链输入位移的逆解关系(此功能以下简称为“虚实变换”)的模块，以及开放式的数控系统结构；所述的可重构并联机器根据工作需求，将上述组件、部件及数控系统进行装配和组合。