[实用新型]转动运动和平动运动单独控制的空间六自由度机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别是转动运动和平动运动单独控制的空间六自由度机构。

背景技术

现有的六自由度机构分为串联式、并联式和混联式三种类型。串联式机构具有结构简单、运动灵活、工作空间大等优点，但由于机构是串联连接且需要在关节处安装驱动电机而造成其具有机械臂重量大、转动惯量大、误差累积大等不足。相对串联机构来讲，并联式机构是由多条运动支链共同驱动动平台来实现其末端执行器的位姿输出，因而此类机构具有精度高、结构紧凑、刚度高、承载能力强等优点，同时也具有结构复杂，控制困难等缺点。混联式机构是采用并联与串联结合的方式来实现机构的运动，但由于其串联部分仍需将驱动安装在机构关节上，所以机构的运动学和动力学性能较差。

US.Patent No.4976582公开了一种可实现三维平动一维转动空间四自由度机构，该机械手采用外转动副驱动和平行四边形支链结构，可实现末端执行器的高速3维平动，同时还在动静平台间设置两端带有虎克铰链的可伸缩转轴，以实现末端执行器的单自由度转动。此机构是在三平移并联机构上串联一个单自由度机构来实现其转动输出从而实现空间四自由度运动，但发明人巧妙的将本应在动平台上安装的电机安装在机架上。

本实用新型为实现空间六自由度运动而首次将机构设计成三维平动并联机构上串联三维转动并联机构，且本机构的六台驱动电机全部安装在机架上，平动自由度与转动自由度可实现独立控制。本实用新型解决了六自由度并联机构运动学正、逆解困难，控制困难等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供转动运动和平动运动单独控制的空间六自由度机构，可解决六自由度串联机构刚性差、惯量大、关节误差累积等问题和六自由度并联机构运动学正、逆解困难，控制困难等问题。

本实用新型通过以下技术方案达到上述目的：转动运动和平动运动单独控制的空间六自由度机构，包括机架、第一运动支链、第二运动支链、第三运动支链、第四运动支链、第五运动支链、第六运动支链、平动台以及球面运动链。

所述第一运动支链由第一伺服电机、第一主动杆、第一连杆和第二连杆组成，安装在机架上的第一伺服电机通过第一转动副驱动第一主动杆运动，第一主动杆通过第一虎克铰（或球面副）和第二虎克铰（或球面副）带动第一连杆和第二连杆运动，第一连杆和第二连杆通过第三虎克铰（或球面副）和第四虎克铰（或球面副）带动平动台运动。

所述第二运动支链由第二伺服电机、第二主动杆、第三连杆和第四连杆组成，安装在机架上的第二伺服电机通过第二转动副驱动第二主动杆运动，第二主动杆通过第五虎克铰（或球面副）和第六虎克铰（或球面副）带动第三连杆和第四连杆运动，第三连杆和第四连杆通过第七虎克铰（或球面副）和第八虎克铰（或球面副）带动平动台运动。

所述第三运动支链由第三伺服电机、第三主动杆、第五连杆和第六连杆组成，安装在机架上的第三伺服电机通过第三转动副驱动第三主动杆运动，第三主动杆通过第九虎克铰（或球面副）和第十虎克铰（或球面副）带动第五连杆和第六连杆运动，第五连杆和第六连杆通过第十一虎克铰（或球面副）和第十二虎克铰（或球面副）带动平动台运动。

所述第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链联合驱动平动台运动，所述平动台可实现空间三维平动的运动。

所述第四运动支链由第四伺服电机、第七连杆和第八连杆、第一锥齿轮和第二锥齿轮组成，安装在机架上的第四伺服电机通过第十三虎克铰驱动第七连杆运动，第七连杆通过第一移动副与第八连杆连接并带动第八连杆运动，第八连杆另一端通过第十四虎克铰带动第一锥齿轮运动，第一锥齿轮通过第四转动副与平动台连接且通过与第二锥齿轮啮合带动第二锥齿轮运动，第二锥齿轮通过第五转动副与平动台连接。

所述第五运动支链由第五伺服电机、第九连杆和第十连杆、第三锥齿轮和第四锥齿轮组成，安装在机架上的第五伺服电机通过第十五虎克铰驱动第九连杆运动，第九连杆通过第二移动副与第十连杆连接并带动第十连杆运动，第十连杆另一端通过第十六虎克铰带动第三锥齿轮运动，第三锥齿轮通过第六转动副与平动台连接且通过与第四锥齿轮啮合带动第四锥齿轮运动，第四锥齿轮通过第七转动副与平动台连接。