[发明专利]一种六自由度大行程柔性并联平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性并联平台，具体涉及一种六自由度大行程柔性并联平台，属于机器人领域。

背景技术

机械的驱动与传动一直是装备制造业的基础，而现代精密机械驱动与传动更是微电子制造、光电子、航天装备、超精密加工、精密操作机器人、生物医学工程领域迫切需要的支撑技术。传统的机构都是由刚性构件以运动副的形式连接而成的，组成运动副的构件间不可避免的存在间隙和摩擦，无法满足高速、高精密、微型化等高性能的要求。柔顺机构利用弹性材料变形及其自回复的特性，消除了传动过程中的空程和机械摩擦，能获得超高的位移分辨率和精度。由于受到材料特性的限制，传统的切口型柔性铰链运动范围小，难以适应一些大转角的场合。同时为了提高柔性机构的刚度和响应速度，通常将柔性机构搭建成并联的形式，这就使得柔性并联平台的工作空间进一步减小。

发明内容

本发明为解决现有柔性并联平台高精度和工作空间之间矛盾的问题，进而提出一种六自由度大行程柔性并联平台。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括上平台、下平台和六个运动支链，上平台、下平台由上至下并排设置，上平台的下表面通过三组所述运动支链组件与下平台的上表面连接六个运动支链沿下平台的圆周方向均布设置。

进一步的，每个运动支链包括一个圆柱副和两个柔性虎克铰链，两个柔性虎克铰链通过一个圆柱副连接。

进一步的，每个柔性虎克铰链包括芯体、两个支架和多个柔性转动关节，芯体为六面体，一个支架的两端通过两个柔性转动关节与芯体两个相对的侧面连接，另一个支架的两端通过两个柔性转动关节与芯体另外两个相对的侧面连接，两个支架呈十字形设置。

进一步的，每个柔性转动关节包括第一转动节和第二转动节，第一转动节的一端与第二转动节的一端车接，第一转动节内设有D型柔板，第二转动节内设有I型柔板。

进一步的，第一转动节与第二转动节的连接处留有间隙。

本发明的有益效果是：1.采用大行程的簧片式柔性转动关节，可以在±30°范围内实现无隙运动，运动精度和分辨率高；2.采用4个柔性转动关节组成两组正交的转动副形成大行程的柔性虎克铰，进而搭建6-UCU型的六自由度柔性并联平台，能够在较大的运动范围内实现高精度、高刚度、高响应速度的运动。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是运动支链的机构示意图，图3是柔性虎克铰链的结构示意图，图4是柔性转动关节的结构示意图，图5是虎克铰链在上下平台上的连接点分布示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种六自由度大行程柔性并联平台包括上平台1、下平台2和六个运动支链3，上平台1、下平台2由上至下并排设置，上平台1的下表面通过三组所述运动支链组件与下平台2的上表面连接六个运动支链3沿下平台2的圆周方向均布设置。下平台2为柔性并联机构与基座的连接单元，通过底部的螺纹孔与外界连接；上平台1为柔性机构的运动输出端，执行机构可以通过上平台1上的螺纹孔进行连接，实现空间六自由度的精密运动。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种六自由度大行程柔性并联平台的每个运动支链3包括一个圆柱副3-1和两个柔性虎克铰链3-2，两个柔性虎克铰链3-2通过一个圆柱副3-1连接。两个柔性虎克铰链3-2和一个圆柱副3-1组成6-UCU型支链，圆柱副3-1可以允许两个自由度的运动，即一个周向转动和一个轴向移动。虎克铰在上下平台上的连接点分布如图5所示，图5中六边形A中的各短边和长边分别相等，其中短边A1A2对应的圆心角的一半为β＝15°，六边形B中的各短边和长边分别相等，其中短边B1B2对应的圆心角的一半为α＝15°。平台的驱动施加在圆柱副3-1内的轴向运动上，虎克铰链3-2内转动关节的转动以及圆柱副3-1上的移动均为被动环节。通过六个支链上的驱动电机的协调运动可以实现空间六个自由度运动。

本发明中采用的柔性转动关节的转角范围是±30°。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。