[发明专利]一种(3T)&2R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，已在焊接、喷漆、搬运、汽车装配、医疗等领域得到了应用。

少自由度并联机构设计与创新是混联机构的设计一个重要前提，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。

对于三自由度并联机构的解耦性研究取得一些进展，例如，中国专利文献CN102699907A提出了三自由度移动解耦并联机器人机构，该机构不仅编程容易，制造及控制精度也易提高，运动解耦。在五自由度混联机器人构型研究中，AdeptTechnology公司的5自由度AdeptQuattro机器人，由3平移1转动的4自由度并联机构的动平台再串联一个转动自由度构成。中国专利文献CN1524662A提出了非对称空间5自由度混联机器人接其优点是模块化设计，可实现即插即用，运动构件数量少，可降低运动过程中构件间产生干涉的可能性，具有高速度、高精度、高刚度的性能和工作空间大的特点。上述发明机构虽然机构动平台能实现五自由度运动，但是能实现解耦的混联机构十分稀少，大部分混联机构的解耦性并没有很好解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构稳定、易于控制、运动解耦的三移两转五自由度混联机器人。本发明由一个并联机构(3T)和连接并联机构的一个串联支链2R组成(3T)&2R五自由度解耦混联机构。并联机构由基座、动平台、以及连接基座和动平台的三个分支。所述基座两相邻底边安装导轨，所述导轨的中心线与定平台底面平行，分支一由一个移动副和两个轴线平行转动副和一个平行四边形铰链，以及连接它们的连杆组成；分支二由一个移动副和两个轴线平行转动副和一个平行四边形铰链，以及连接它们的连杆组成；分支三由三个方向互相垂直移动副和连接它们的两个连杆组成；连接动平台支链由两个轴线相互垂直的转动副组成。

其中，其分支一中的第一连杆的一端通过移动副与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过万向铰与动平台一端连接；分支二中的第一连杆的一端通过移动副与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链的另一端通过转动副与动平台连接；分支三中的第一连杆通过转动副与定平台连接，该第一连杆的另一端通过转动副与第二连杆的一端连接，该第二连杆的另一端通过移动副与第三连杆的一端连接，该第三连杆的另一端通过转动副与动平台连接。

分支一中，移动副的移动方向与分支二中转动副和移动副方向垂直；分支二第一连杆的一端通过移动副与基座连接，另一端与平行四边形铰链连接，该平行四边形铰链另一端通过转动副与第二连杆连接，第二连杆另一端通过转动副与动平台连接，其中移动中心线和两个转动副轴线平行；分支三第一连杆的一端通过移动副与基座连接，另一端通过移动副与第二连杆连接。第二连杆另一端通过移动副与动平台连接，由三个移动副方向互相垂直；连接动平台支链四连杆通过转动副与动平台连接，另一端通过转动副与机构末端连接。其两个转动副轴线相互垂直。

分支一中与定平台连接的移动副通过滚珠丝杆驱动实现；上述分支二中与定平台连接移动副通过滚珠丝杆驱动实现；上述分支三中与定平台连接的移动副通过气缸驱动；与动平台连接的转动副通过伺服电机驱动；末端的转动副通过伺服电机驱动。最终实现五个输入五个输出运动解耦的混联机器人。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、结构稳定，运动副有低副也有复合运动副，装配简单，制造成本低；

2、实现了空间三个移动自由度和两个转动自由度解耦；

3、所有输入驱动全部与平台相连，这样减少了杆件的负载，具有良好的运动性和稳定性及较大的操作空间。

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