[发明专利]可自重构的移动操纵器

说明书

技术领域

本发明存在于机器人技术领域内，并且具体地，本发明涉及一种用于物体的操纵，例如将物体A相对于物体B定位和保持从而在大型工作空间中执行一个或者更多个操作的装置和系统，并且本发明特别地但是不特定限制地使用在制造过程中。

背景技术

工业，例如航空工业、造船业以及火车制造业正在处理大型工件。在这些工业中，并且通常也在制造业中，通常执行制造操作，例如测量、钻孔、研磨、剪切、检查、安装。

用于这些操作的末端执行器在本领域中众所周知并且不形成本发明的部分；但是，下文中使用的术语“末端执行器”应当理解包含用于执行任一这些操作的全部的这些设备。

下文中使用的术语“操纵”应当理解包括用于将末端执行器保持、定位在具有所需定向的所需位置的全部的这些操作。

为了将用于大型工件的这些操作自动化，系统需要能够具有下列属性：

在任一操作位置处的良好的刚性和精度

大型工作空间

可重构的工作空间

飞行模拟装置，例如Stewart平台【Stewart D.，“具有六个自由度的平台，”机械工程师协会会刊，第371-386页，180卷，1965】已经作为并联操纵器而使用和研究。基于并联机构，提出具有六个自由度（DOFs）、5个DOFs、4个DOFs、3个DOFs以及2个DOFs的各种操纵器。

操纵器的这些成员可以描述为通过多个运动链系连接的两个平台（移动板和固定板），多个运动链系在下文中将称为并联操纵器的腿。通过致动在这些腿内的某些结合部，移动板可以相对于固定板以某自由度移动。他们被提出以便建立具有良好刚性和/或良好精度的操纵器。

但是，大部分并联操纵器具有限制性的工作空间。一旦并联操纵器的部件的尺寸设定，移动板相对于固定板的移动限制于并联操纵器的预定工作空间。在现有技术中，下列解决方法已经提出来克服这些缺点：

使并联操纵器可重构从而形成具有不同工作空间的机器【Xi，Fengeng；Xu，Yuonan；Xiong，Guolian。“可重构并联机器人的设计和分析”，机械原理，191-211页，41卷，l2，2006】。

使并联操纵器可运输，例如美国专利号为No.5987726中公开的内容。并联操纵器可以安装在诸如地板、固定设备等的不同位置上。

为了获得较大工作空间，并联操纵器安装在多个移动平台上，例如，基于导向的系统【Pekka，Pessi，“用于执行国际热核聚变实验堆的真空容器的组装中的现场结合部焊接和加工的新型机器人的解决方法”，Thesis博士，拉普兰塔理工大学，芬兰2009】。

现有技术中的可重构并联操纵器的重构需要许多机器停机时间。改变可运输并联操纵器的工作位置也是非常费时的过程。将并联操纵器放到另一移动装置例如轮式、履带式以及腿式系统上表现了额外部件和运动系统的控制。在长距离上具有高硬度和精度的建筑向导表现了单一的土建工程和非常高的成本。

并联机器人（和包括闭合运动链系的一些系列机器人）的特征中的一个是存在被动结合部以及多个腿，被动结合部和多个腿将移动板连接至固定板。因为多个腿形成闭合的运动链系，闭合的运动链系将运动限制施加在系统上，不需要致动这些机器人的每一个结合部。枢转的结合部的存在相对于具有全部致动的结合部的机器人而言有助于相对高效地建造机器人。因为多个腿可以强化机器人的刚性和其它属性，因此并联机器人引起了越来越多的用于制造应用的发明。

但是，由于与移动板和固定板连接的多个腿，机器人的工作空间的体积是十分不利的。为了扩大工作空间，传统并联操纵器安装在另一移动平台上，例如轮式机器人、履带式机器人以及腿式机器人。这将移动平台的额外致动器和控制装置引入系统。当长的导向装置被建立以扩大并联操纵器的工作空间时，需要向导装置的高的刚性从而使振动和偏差最小化并且增加定位精度。这导致了用于生产的单调的土建工程和较少的灵活性。

发明内容

本发明意于通过提供可自重构移动操纵器克服前述的现有技术的缺点，可自重构移动操纵器能够实现操纵、自重构以及移动运动，可自重构移动操纵器包括移动板和多个腿，移动板适合于承载物体，多个腿中每一个都具有远端和近端，远端连接至所述移动板，近端连接至支撑件；每一个腿包括至少一个致动器，至少一个致动器使所述移动板与支撑物体之间相互连接，其中，

每一个腿包括多个联接件，并且在多个联接件的近端处可连接至夹紧装置，夹紧装置用于将腿连接至支撑件，支撑件是支撑物的夹紧区域；