[发明专利]一种一转动两移动解耦并联机器人机构

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是一种并联机器人机构。

背景技术

并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及力与力矩传感器等行业领域获得广泛应用。

并联机构具有2、3、4、5或6个自由度。目前，对6自由度并联机构的研究较为全面和深入，在工业中也应用得更为广泛。但机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特优势。

相对于串联机器人机构，并联机器人机构工作空间较小，运动之间存在强的耦合性，控制难度较大，这限制了并联机构在工业中的进一步推广应用。而如果机构实现运动解耦，则其工作空间将扩大，并且控制容易，可以达到更高的运动精度，对机构的运动控制、轨迹规划及标定等均具有重要意义。

国家知识产权局2010年7月7日公布的申请号为200910231054.8的发明专利“二平动一转动部分解耦并联机构”，具有两平动一转动自由度，但机构中包含万向铰和球副，结构较复杂，制造成本高，且机构平动和转动之间仅为部分解耦，并非完全解耦，故机构的控制与标定仍较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有运动完全解耦、组成简单和易于控制的一转动两移动解耦并联机器人机构。本发明主要包括固定基座、动平台和连接固定基座与动平台的三个分支，其中两个分支结构完全相同，即均由两个连杆、两个移动副和一个转动副组成，该两个相同的分支中的两个连杆的一端均通过移动副与固定基座相连，其另一端通过移动副分别与另两个连杆的一端相连，该两连杆的另一端均通过转动副与动平台相连，与动平台相连的转动副轴线和与固定基座相连的移动副运动方向平行，且与连接两连杆的移动副运动方向垂直，此外，这两分支与动平台相连的转动副轴线重合，连接两连杆的移动副运动方向平行，与固定基座相连的移动副运动方向相同；另一个分支由三个连杆、两个移动副和两个转动副组成，其中，第一个连杆的一端通过移动副与固定基座相连，其另一端也通过移动副与第二个连杆的一端相连，该连杆的另一端通过转动副与第三个连杆的一端相连，该连杆又通过转动副与动平台相连，此分支中两移动副运动方向相互垂直，两转动副轴线相互平行，且与和固定基座相连的移动副运动方向平行，并与上述两个相同分支中和动平台相连的转动副轴线平行；上述两个相同分支与固定基座相连的移动副与另一分支与固定基座相连的移动副运动方向平行，上述两个相同分支中连接两连杆的移动副的运动方向与另一分支中连接两连杆的移动副的运动方向相互垂直。

本发明与现有技术相比具有如下优点：具有一个转动和两个移动自由度，并且运动解耦，机构运动控制系统易于开发，标定更为简便。

附图说明

图1为本发明的立体示意简图。

具体实施方式

在图1所示的一种一转动两移动解耦并联机器人机构立体示意简图中，固定基座1通过三个分支与动平台2连接，其中，第一、第二两个完全相同的分支中的两个连杆4、9的一端分别通过移动副3、8与固定基座相连，其另一端分别通过移动副5、10与另两个连杆6、11的一端相连，该两连杆的另一端分别通过转动副7、12与动平台相连，与动平台相连的转动副轴线和与固定基座相连的移动副运动方向平行，且与连接两连杆的移动副运动方向垂直，此外，上述两分支与动平台相连的转动副轴线重合，与固定基座相连的移动副运动方向相同；第三个分支的连杆14一端通过移动副13与固定基座相连，其另一端通过移动副15与连杆16的一端相连，该连杆的另一端通过转动副17与连杆18的一端相连，该连杆的另一端通过转动副19与动平台相连，上述分支中两个转动副的轴线相互平行，且与和固定基座相连的移动副的运动方向平行，移动副13和移动副15的运动方向相互垂直；上述两个相同分支与动平台相连的两个转动副轴线重合，并与上述第三分支和动平台相连的转动副轴线平行；上述两个相同分支与固定基座相连的移动副与上述第三分支与固定基座相连的移动副运动方向平行，且与和动平台相连的三个转动副轴线平行；上述两个相同分支中连接两连杆的移动副5、移动副10的运动方向平行，且与第三个分支中移动副15的运动方向垂直。