[发明专利]解耦型三平动并联机器人

说明书

本发明提供一种解耦型三平动并联机器人，包括固定平台、运动工作台和连接于固定平台与运动工作台之间的三条支链，其特征在于：固定平台和运动工作台均具有三个相互正交的平面，固定平台的三个平面均含有矩形中空结构，每条支链均包括伸缩杆和圆盘滑块，伸缩杆的一端与运动工作台固接，另一端和圆盘滑块的一面固接，圆盘滑块通过镶嵌在边缘的滚珠可动的嵌入到固定平台的矩形中空结构里面，与固定平台共同组成平面运动副，平面运动副对应的运动平面的法线与相应伸缩杆的中心轴线平行，三个伸缩杆的中心轴线互相垂直。本发明采用三个伸缩杆作为驱动关节，实现了运动工作台三个移动自由度的解耦控制，在并联机床和并联机器人领域具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体是涉及一种解耦型三平动并联机器人。

背景技术

并联机器人与串联机器人在结构和性能特点上呈对偶关系，与传统的串联机器人相比，并联机器人具有其独特的优势，如结构刚度大，承载力高，惯性小，响应速度快，精度高等，被广泛应用在机械制造技术领域。

天津大学的赵学满等人研制了一种伸缩式空间三平动并联机械手，该机构包括空间三平动并联机构和伸缩式传动机构。清华大学的刘辛军等人研制了一种可实现三平动一转动的四自由度单动平台并联机构，该机构主要包括安装执行器的动平台和定平台，连接动平台和定平台之间的是具有相同结构的四条支链，该并联机构具有单平台的结构特征，结构简洁、运动学简单，有利于实现高速运动。燕山大学的周玉林等人研制了一种空间三平动的对称并联机构，该机构包括动平台、机架以及联接两者的三个完全相同的支链。另外机科发展科技股份有限公司的张文昌等人研制了一种基于模组的三平动自由度并联机器人，该机构包括固定架、模组、动平台以及布置在动平台与模组滑块之间的三对从动臂。

少自由度并联机器人以其自身的特点和应用潜力吸引了大量国内外学者进行研究，这些研究成果中涉及到不同类型的并联机器人，但仍有许多少自由度并联机器人有待开发，其中具有三平动的解耦型并联机器人类型仍比较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较大工作空间，结构简单的解耦型三平动并联机器人。其技术方案为：

一种解耦型三平动并联机器人，包括固定平台、运动工作台和连接于固定平台与运动工作台之间的三条结构相同的支链，其特征在于：固定平台和运动工作台均具有三个相互正交的平面，固定平台的三个平面均含有矩形中空结构，三条支链对应连接于固定平台与运动工作台的三个相互正交的平面之间，每条支链均包括伸缩杆和圆盘滑块，伸缩杆的一端与运动工作台固接，另一端和圆盘滑块的一面固接，圆盘滑块通过镶嵌在边缘的滚珠可动的嵌入到固定平台的矩形中空结构里面，与固定平台共同组成平面运动副，平面运动副对应的运动平面的法线与相应伸缩杆的中心轴线平行，三个伸缩杆的中心轴线互相垂直。

本发明与现有技术相比，其优点为：（1）结构简单、设计制造成本低，便于实现大的工作空间；（2）支链中关节数目少，因此刚度大，易于保证运动精度；（3）在结构上三条支链正交布置，通过采用三个伸缩杆作为驱动关节，实现了运动工作台三个移动自由度的解耦控制。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：1、固定平台 2、滚珠 3、圆盘滑块 4、伸缩杆 5、运动工作台。

具体实施方式

固定平台1和运动工作台5均具有三个相互正交的平面，固定平台1的三个平面均含有矩形中空结构，三条支链对应连接于固定平台1与运动工作台5的三个相互正交的平面之间，每条支链均包括伸缩杆4和圆盘滑块3，伸缩杆4的一端与运动工作台5固接，另一端和圆盘滑块3的一面固接，圆盘滑块3通过镶嵌在边缘的滚珠2可动的嵌入到固定平台1的矩形中空结构里面，与固定平台1共同组成平面运动副，平面运动副对应的运动平面的法线与相应伸缩杆4的中心轴线平行，三个伸缩杆4的中心轴线互相垂直。