[发明专利]结构完全对称的三自由度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，尤其是涉及一种三自由度移动解耦并联机器人机构。

背景技术

并联机器人机构由于其结构和性能上的显著特点，使其在高密度电子元件封装、食品包装、雕刻机械和医疗工业中都得到了广泛的应用。

但是和串联机器人机构相比，并联机器人机构具有工作空间小、运动之间具有强耦合性、控制困难等缺点。就目前所研究的移动并联机构来说，很多都存在着强耦合性这一并联机构的突出特点。这种强耦合性使得并联机构在构型设计、分析计算以及其控制系统的设计等方面存在着诸多困难。如何实现并联机构的解耦，以简化其控制和标定，提高其工作精度业已成为一个机构学研究领域的挑战性课题。

Delta机构是成功在工业生产中应用的典例，但该机构的三个移动自由度也存在着强耦合性。寻找具有输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构已经受到了人们的广泛的关注。目前，在三自由度移动解耦并联机构研究方面已有一些成果，例如，中国专利CN1715008A提出了一种三自由度解耦并联机器人机构，实现了空间三自由度移动操作，但该机构每个分支都具有七个转动副，对制造和装配要求较严格，且其工作空间也较小；中国专利CN101700621A提出了一种空间三自由度移动解耦并联机器人机构，该机构的其中一条分支中存在两个球面副，连接两个球面副的连杆存在着自转的情况。此外，中国专利CN102699907A也提出了一种结构不对称的空间三自由度移动解耦并联机器人机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完全解耦、易于控制、速度高、结构对称的输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构。

本发明通过下述技术方案实现：一种结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构，包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的三个分支，其特征在于：所述的三个分支的结构完全相同，对称地布置在定平台的三个相互垂直的固定支架上，其中，每个分支的结构包括：安装在定平台每个固定支架上的第一转动副的一侧安装着一台驱动电机，另一侧安装着传动杆，传动杆上连接着移动副，移动副上分别连接着第一连杆的一端，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端相连，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端相连，第三连杆的另一端通过第四转动副和动平台相连；三个传动杆的轴线两两垂直，并分别作为分支一、二和三的输入杆；移动副的移动方向与传动杆的轴线方向一致；第二转动副的轴线与传动杆的轴线方向平行；第三转动副的轴线与第二转动副的轴线垂直，又与另外一个分支的传动杆的轴线平行，并且三个分支中的第三转动副的轴线两两垂直；第四转动副的轴线与第三转动副的轴线平行。

本发明的第一转动副和移动副可以为一个轴线与第一转动副轴线平行的圆柱副所代替；第二转动副和第三转动副可以为虎克铰所代替。

本发明结构完全对称，运动副少，不但能减小机构的误差积累，还可使加工装配便捷，制造成本降低；本发明实现了空间三个移动自由度的完全解耦，使机构的控制和正反解极为容易，降低了机构的轨迹规划的难度；本发明的驱动装置全部布置在定平台上，减少了杆件的负载，具有良好的运动性能和较高的反应速度。

附图说明

图1是本发明的结构示意简图。

具体实施方式