[发明专利]一种含闭环支链的两转一移的并联机器人

说明书

本发明涉及一种含闭环支链的两转一移的并联机器人，包括动平台(11)、定平台(8)、移动副导轨和支链，所述的定平台(8)上垂直设有3个移动副导轨，3个移动副导轨与定平台(8)连接点的连线为等边三角形，所述的动平台(11)通过3条支链与定平台(8)连接，所述的支链包括上连接杆(14)、下连接杆(13)和分别与上连接杆(14)和下连接杆(13)铰接的闭环四杆机构，所述的闭环四杆机构为首尾相互铰接而构成的闭环四边形杆件，所述的四边形杆件的端点处依次设有转动副a(2)、转动副b(4)、转动副c(6)和转动副d(5)。与现有技术相比，本发明具有转动能力强、刚度大、结构简单易于加工制造等优点。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人，尤其是涉及一种含闭环支链的两转一移的新型并联机器人。

背景技术

并联机器人驱动源安放在机架或接近机架位置，减小了运动负荷，使机器人结构稳定、刚度大，误差积累少、精度高，运动速度高、动态性能好，容易求得运动学反解，因而受到学术界和产业界的广泛关注。许多应用只需要少于六自由度的构型，由于需要较少的驱动器以及更加简单的控制，自由度少于6的少自由度并联机器人成为本领域研究的热点。

很多操作任务都要求并联机器人能够实现两个方向的转动自由度和一个方向的移动自由度，其被应用于运动模拟器、微操作机器人、坐标测量机等。

目前含闭环子链的并联机器人机构研究中还需解决的关键问题有：进一步简化支链结构，使得机构获得高精度、高负载性能以及转动能力大等性能；与含开环支链的并联机器人性能进行比较，以更好地发挥此类机构在工业化应用中的优势。

发明专利CN201610014492.9公开了一种具有两转一移完全各向同性非对称并联机器人，该并联机器人由动平台、静平台，以及连接两平台的两条运动链分支组成，并且两条运动分支链中的一条为混合链，另一条为单开链。安装于静平台上的第一移动副、第三转动副和第八转动副被选为主动副，其中第三转动副轴线垂直于第一移动副和第八转动副的轴线。第七转动副和第十三球副与动平台相连。但其缺点在于结构复杂、制造工艺繁琐且转动能力不强。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含闭环支链的两转一移的新型并联机器人。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种含闭环支链的两转一移的新型并联机器人，包括动平台、定平台、移动副导轨和支链，所述的定平台上垂直设有3个移动副导轨，3个移动副导轨与定平台连接点的连线为等边三角形，所述的动平台通过3条支链与定平台连接，所述的支链包括上连接杆、下连接杆和分别与上连接杆和下连接杆铰接的闭环四杆机构，所述的闭环四杆机构为首尾相互铰接而构成的闭环四边形杆件，由于平行四边形允许输出杆件相对于输入杆件保持在一个固定的方向上，所以在设计两转一移并联机器人的构型设计是引入闭环四杆机构，从而使其并联机器人具有结构形式简单且紧凑，加工较为简易等特点。在机构运动支链的结构中引入闭环结构单元，并将闭环结构作为驱动单元或作为支链中的连接关节，可以利用闭环结构尺度特性和封闭特性等优点提高机构整体的运动性能。

所述的四边形杆件的端点处依次设有转动副a、转动副b、转动副c和转动副d，所述的下连接杆的一端通过移动副活动连接于移动副导轨上，另一端铰接于转动副c上，所述的上连接杆的一端通过球铰副与动平台的一个顶点铰接，另一端与转动副a相铰接，所述的移动副为动力驱动器，所述的动平台上设有末端执行器，在移动副导轨和支链的相互配合下，可使得末端执行器实现3个自由度的空间运动。

进一步地，所述的移动副用于驱动下连接杆的一端做垂直方向的直线运动。

进一步地，所述的球铰副用于被动驱动上连接杆和动平台绕其公共的球心相对转动。

进一步地，所述的各转动副用于驱动与其连接的两根杆之间的相互转动，各转动副的转动轴线均平行于定平台。