[发明专利]具有超短支链的三平动解耦并联机器人

说明书

本发明提供一种具有超短支链的三平动解耦并联机器人，包括固定平台、运动平台、微位移驱动装置和连接于固定平台与运动平台之间的三条结构相同的支链，其特征在于：三条支链均含有矩形连接块和环形弹性副，其中环形弹性副的侧壁分别与运动平台和矩形连接块的一个侧面固定连接，矩形连接块的另一个相邻侧面通过弹性移动副与固定平台连接，弹性移动副由固接到固定平台的微位移驱动装置驱动以实现微运动。本发明具有运动支链短，结构简单，便于实现高刚度和高精度要求等特点，同时三条支链正交布置，通过微位移驱动装置控制每条支链上的弹性移动副，能够实现末端运动平台的三个移动自由度的解耦输出。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体是涉及一种具有超短支链的三平动解耦并联机器人。

背景技术

并联微动机器人具有无摩擦、无间隙、响应快、结构紧凑等特点，因此广泛应用于染色体切割、芯片制造、微机电产品的加工、装配等细微操作领域。

少自由度并联机器人以其自身的特点和应用潜力吸引了国内外大批学者进行研究。Ellis提出用并联机器人机构作为微动操作机械手，并应用于生物技术和显微外科；Magnani和Pernette研究了转动副、移动副、虎克铰和球铰的柔性铰链形式；Kallio研制了三自由度微操作并联机器人；Hara和Henimi研究了平面三自由度和六自由度微动机器人；Hudgens和Tesar研究了六自由度并联微操作器，用于精密的误差补偿和精密力控制；Lee对实现一个移动两个转动的三自由度并联微动机构进行了研究。目前在国内，北京航空航天大学研制了两级解耦的六自由度串并联微操作机器人和三自由度并联Delta机构的微操作机器人；哈尔滨工业大学先后研制了6-PSS和6-SPS六自由度并联Stewart微动机器人；河北工业大学研制了正交解耦结构的6-PSS型微操作平台；天津大学的田延岭等人研制了一种大行程两平动一转动精密定位平台，由基座和设置在其内部的动平台组成，具有结构简单紧凑，输出位移较大，轴向刚度高等特点，可作为纳米微操作系统的辅助定位平台，具有微量进给和精密定位功能。

尽管国内外有许多学者研究并联微动机器人，这些研究成果和专利技术大多满足一定的运动精度要求和刚度要求，但是在高硬质材料加工等特殊领域，仍然需要进一步提高刚度和运动精度，这是机械制造领域的两个重要指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，具有超短支链的三平动解耦并联机器人。其技术方案为：

一种具有超短支链的三平动解耦并联机器人，包括固定平台、运动平台、微位移驱动装置和连接于固定平台与运动平台之间的三条结构相同的支链，其特征在于：三条支链均含有矩形连接块和环形弹性副，其中环形弹性副的侧壁分别与运动平台和矩形连接块的一个侧面固定连接，且两连接处位于过环形弹性副中心线的同一平面上，矩形连接块的另一个相邻侧面通过弹性移动副与固定平台连接，弹性移动副由固接到固定平台的微位移驱动装置驱动以实现微运动，且弹性移动副的主移动方向与相应环形弹性副的中心线方向一致，三个弹性移动副的主移动方向两两垂直。

本发明与现有技术相比，其优点为：（1）机器人运动支链短，每条支链仅仅含有两个弹性环节，因此结构简单，便于实现高刚度和高精度要求；（2）三条支链正交布置，通过微位移驱动装置控制每条支链上的弹性移动副，能够实现末端运动平台的三个移动自由度的解耦输出。

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、弹性移动副 3、微位移驱动装置 4、矩形连接块 5、环形弹性副 6、运动平台。

具体实施方式

三条支链均含有矩形连接块4和环形弹性副5，其中环形弹性副5的侧壁分别与运动平台6和矩形连接块4的一个侧面固定连接，且两连接处位于过环形弹性副5中心线的同一平面上，矩形连接块4的另一个相邻侧面通过弹性移动副2与固定平台1连接，弹性移动副2由固接到固定平台1的微位移驱动装置3驱动以实现微运动，且弹性移动副2的主移动方向与相应环形弹性副5的中心线方向一致，三个弹性移动副2的主移动方向两两垂直。