[发明专利]一种(2T)&3R五自由度解耦混联机构

说明书

所属技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。

背景技术

混联机器人同时兼具串联机器人工作空间大、易控制，并联器人结构稳定、刚度大、误差积累少、动态性能好、易求得运动学反解等各自的优点，同时又能避免单纯串、并联构型缺点，在现代制造业中更具有实用性

由于混联机器人包涵并联结构，并联机构存在运动耦合性强的问题。混联机器人耦合性的存在使得机构在机构设计、计算分析和运动控制等方面存在着诸多问题。因此，为简化混联机器人的控制过程，提高混联机构的解耦性已经成为机构学研究领域的热点问题。

在五自由度混联机器人研究中，FANUC公司的FANUCRobotMiA/6s是在3平移Delta机构的动平台上，再串联1R构成的4DOF混联机器人FANUCRobotMiA/6A机器人是在3平移Delta机构的动平台上再串联3R的摆动头构成的6DOF混联机器人。对于混联机构的解耦性研究取得一些进展，例如，中国专利文献CN102085660A提出一种三自由度解耦混联机器人由一个转动副串接一个二自由度平面并联机构构成，运动完全解耦。中国专利文献CN102120205A提出了一种单喷枪喷涂五轴混联机器人，该机构不仅编程容易，制造及控制精度也易提高，完全解耦。上述发明机构还没有能够实现三转两移的混联机构，解耦性也没有很好解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、易于控制、运动解耦的两移三转五自由度混联机器人。其主要由一个两分支并联机构(2T)和串接在并联机构连接其上端的三个转动头3R组成(2T)&3R混联机构。两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成；分支一由一个移动副和一个平行四边形铰链以及二个轴线互相平行转动副组成；分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个转动副组成；分支三由三个轴线相互垂直的转动副组成。

分支一由一个移动副和一个平行四边形铰链以及二个轴线互相平行转动副组成，第一个连杆的一端通过移动副与底平台连接，该连杆的另一端与平行四边形铰链连接，平行四边形铰链的另一端与第二个连杆连接，第二个连杆另一端通过转动副与第三个连杆连接，第三个连杆另一端通过转动副与动平台连接。分支二由两个中心线相互垂直移动副和一个转动副组成，第一个连杆的一端通过移动副与动平台连接且方向垂直于定平台，该第一个连杆的另一端通过移动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，两移动方向相互垂直；分支三由动平台串接三个轴线互相垂直的转动副组成。第一个连杆通过转动副与动平台连接，第一连杆另一端通过转动副与第二个连杆连接，第二个连杆另一端通过转动副与机构末端连接。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、结构简单，运动副都是低副，装配简单，可以降低制造成本；

2、实现了空间两个移动自由度和三个转动自由度解耦。

附图说明

图1是本发明的立体示意简图。

图2整体示意结构简图。

具体实施方式

在图2所示的一种两移三转五自由度解耦空间混联机构示意图中，并联机构分支一中第一连杆3的一端通过移动副2与底平台上导轨1连接，第一连杆的另一端与平行四边形铰链4连接，平行四边形铰链另一端通过转动副6与第二个连杆7连接，连杆另一端通过转动副8与动平台9连接；分支二支链第一连杆11的一端通过移动副10与底平台连接，第一连杆的另一端通过移动副12与连杆13连接，连杆另一端通过转动副14与动平台9连接；与动平台串接的分支三中第一个连杆16一端通过转动副15与动平台连接，连杆另一端通过转动副15与第二个连杆18连接，第二个连杆另一端通过转动副19与机构末端连接。

分支一中的移动副2中心线平行于底平面，转动副6、8的轴线互相平行与移动动副4的轴线方向平行且平行于底平面，平行四边形铰链轴线平行于移动副2中心线；分支二中移动副10中心线垂直于底平面平行，移动副12中心线平行于底平面且平行于移动副2中心线和转动副6、8轴线，垂直于移动副10中心线。转动副14轴线平行于底平面垂直于移动副10、12中心线，垂直于转动副6、8轴线；与动平台串接的分支三中转动副15轴线垂直于动平台，转动副17轴线垂直于转动副14、15轴线。转动副19轴线分别垂直于转动副15、17轴线。