[发明专利]一种含5R闭环子链的六自由度并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是一种含5R闭环子链的六自由度并联机构。

背景技术

并联机构是一种动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的机构，具有精度较高、结构紧凑、刚度高、承载能力大强等优点，在运动模拟器、并联机床、微操作机器人、抓取机器人等方面取得了较好的应用。但现有的并联机构基本都是分支不含闭环的，对于自由度数大于支链数的并联机构，有些支链必须设置两个或两个以上的原动件，这就不得不将电机安装在支链的关节处，从而导致机构刚性差、惯量大、关节误差累积等问题，机构动力学性能较差，控制困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含5R闭环子链的六自由度并联机构，解决传统自由度数大于支链数的并联机构刚性差、惯量大、关节误差累积等问题。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种含5R闭环子链的六自由度并联机构，包括第一五杆机构闭环子链、第二五杆机构闭环子链、第三五杆机构闭环子链和执行机构子链。

所述第一五杆机构闭环子链由第一主动杆、第二主动杆、第一连杆、第二连杆及机架连接而成，第一主动杆一端通过第一转动副连接到机架上，第一主动杆另一端通过第二转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第三转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过第四转动副与第二主动杆连接，第二主动杆另一端通过第五转动副与机架连接，第一主动杆和第二主动杆运动带动第一连杆和第二连杆运动可控制第一转台在第一五杆机构闭环子链所在平面内的运动。

所述第二五杆机构闭环子链由第三主动杆、第四主动杆、第三连杆、第四连杆及机架连接而成，第三主动杆一端通过第六转动副连接到机架上，第三主动杆另一端通过第七转动副与第三连杆连接，第三连杆另一端通过第八转动副与第四连杆连接，第四连杆另一端通过第九转动副与第四主动杆连接，第四主动杆另一端通过第十转动副与机架连接，第三主动杆和第四主动杆运动带动第三连杆和第四连杆运动可控制第二转台在第二五杆机构闭环子链所在平面内的运动。

所述第三五杆机构闭环子链由第五主动杆、第六主动杆、第五连杆、第六连杆及机架连接而成，第五主动杆一端通过第十一转动副连接到机架上，第五主动杆另一端通过第十二转动副与第五连杆连接，第五连杆另一端通过第十三转动副与第六连杆连接，第六连杆另一端通过第十四转动副与第六主动杆连接，第六主动杆另一端通过第十五转动副与机架连接，第五主动杆和第六主动杆运动带动第五连杆和第六连杆运动可控制第三转台在第三五杆机构闭环子链所在平面内的运动。

所述执行机构子链由第一转台、第二转台、第三转台、第七连杆、第八连杆、第九连杆、第一虎克铰、第二虎克铰、第三虎克铰及动平台连接而成，第一转台通过第三转动副与第一连杆连接，第一转台通过第十六转动副与第七连杆连接，第七连杆另一端通过第十七转动副与第一虎克铰连接，第一虎克铰通过第十八转动副与动平台连接，第二转台通过第八转动副与第三连杆连接，第二转台通过第十九转动副与第八连杆连接，第八连杆另一端通过第二十转动副与第二虎克铰连接，第二虎克铰通过第二十一转动副与动平台连接，第三转台通过第十三转动副与第五连杆连接，第三转台通过第二十二转动副与第九连杆连接，第九连杆另一端通过第二十三转动副与第三虎克铰连接，第三虎克铰通过第二十四转动副与动平台连接，第一转台、第二转台和第三转台在各自的运动空间的运动可实现动平台的空间六自由度运动。

本发明的突出优点在于：

1、驱动电机均安装在机架上，杆件都可以做成轻杆，有效降低机构重量，机构刚性好、惯量小，动力学性能好；

2、通过三个对称结构的闭环子链控制动平台运动输出，机构运动学正、逆问题求解容易，控制方便；

3、通过在动平台上安装各种不同用途的末端执行器，本机构可应用到抓取、搬运、码垛、装配、切割等领域。

附图说明

图1为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第一结构示意图。

图2为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第二结构示意图。

图3为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第三结构示意图。

图4为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第四结构示意图。

图5为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第一工作示意图。

图6为本发明所述一种含5R闭环子链的六自由度并联机构的第二工作示意图。