[发明专利]过约束五自由度混联机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种过约束五自由度混联机器人。

背景技术

现有专利GB2173472（或EP0200369、US4790718）、SE8502327（或US4732525）、EP0674969（或US6336375）、CN1524662（或WO2005025816）所公开的带定位头的多坐标混联机器人，包括至少三个可沿纵向伸长或缩短的长度调节装置。其中一个从动或主动的调节装置的一端与一可动定位头固接并通过铰链与固定架连接，以限制定位头的某几个自由度。而其他各调节装置则是一端通过铰链紧固与固定架上，以使其能相对于固定架绕各个方向的转动，另一端通过铰链与所述的从动或主动调节装置的另一端连接。此类机器人，由于与固接定位头的从动或主动长度调节装置连接的铰链为三自由度铰链，其不足是：机构的整体刚度低，负载能力差，因而不适于高速重载的加工应用场合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种方便实时控制的过约束五自由度混联机器人。

本发明所采用的技术方案是：一种过约束五自由度混联机器人，包括：包括固定架、动平台、连接于动平台末端的两自由度定位头以及设置在所述固定架与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链。

所述第三支链贯穿的设置在固定架的中心部位，包括：由外圈和内圈构成的具有两个转动自由度的第一铰链、固定在所述内圈内周面上的滑块、第三长度调节装置以及与所述滑块相对应且固定设置在第三长度调节装置上的导轨，所述外圈通过具有一个转动自由度的铰链连接在固定架的中心部位，所述内圈的前端通过具有一个转动自由度的铰链与外圈相连，连接所述外圈和固定架的转动轴线与连接所述内圈和外圈的转动轴线垂直相交，所述的导轨与固定在所述内圈内周面上的滑块滑移的连接，使所述第三长度调节装置与所述内圈构成移动副，所述的第三长度调节装置由中间两侧开有槽孔的圆管、固接在圆管顶端的电机、设置在圆管内部且与电机输出轴连接的丝杆以及与内圈固接且与所述丝杆形成丝杆螺旋副的丝杆螺母组成。所述圆管的末端与动平台固接。

所述的第一支链和第二支链结构相同，均包括转动叉、通过具有一个转动自由度的铰链连接在转动叉的凹槽内的长度调节装置、固接在长度调节装置顶端的驱动装置以及固接在长度调节装置末端的T形铰，所述的转动叉的底端通过具有一个转动自由度的铰链与所述的固定架相连，连接所述转动叉和固定架的转动轴线与连接所述长度调节装置与转动叉的转动轴线垂直相交，所述的第一支链中的T形铰通过具有一个转动自由度的铰链与第一转动圈相连，所述的第二支链中的T形铰通过具有一个转动自由度的铰链与第二转动圈相连，所述第一转动圈和第二转动圈均通过具有一个转动自由度的铰链与内圈相连；

连接所述第一支链中的长度调节装置与转动叉的转动轴线与连接所述第一支链中的T形铰和第一转动圈的转动轴线相互平行；连接所述第二支链中的长度调节装置与转动叉的转动轴线与连接所述第二支链中的T形铰与第二转动圈的转动轴线相互平行。

所述第一支链中的转动叉和第二支链中的转动叉对称的设置在所述固定架的左右两侧，且连接所述第一支链中的转动叉和固定架的转动轴线、连接所述第二支链中的转动叉和固定架的转动轴线相交于第一交点；且所述该第一交点与连接所述外圈和固定架的转动轴线与连接所述内圈和外圈的转动轴线相交的交点重合。

连接所述第一转动圈和内圈的转动轴线与连接所述第二转动圈和内圈的转动轴线共线，且该共线轴线通过所述第一交点。

当连接第一支链中的转动叉与固定架的转动轴线与连接外圈与固定架的转动轴线共线时，所述的第一转动圈与内圈固定连接。

本发明的过约束五自由度混联机器人，具有的优点和积极效果是：

（1）运动学逆解求解具有解析解，方便实时控制；

（2）机构为过约束机构，具有较高的结构刚度；

（3）末端动平台轴线可绕第一交点做定点转动，有利于机构做成位置测量装置。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图之一；

图2是本发明实施例1中T形铰的结构示意图；

图3是本发明实施例1的结构示意图之二；

图4是本发明实施例1中的第三支链及其末端的动平台和定位头的结构示意图；

图5是本发明实施例2的结构示意图之一；

图6是本发明实施例2的结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的过约束五自由度混联机器人做出详细说明。