[实用新型]一种适用于球面加工的三自由度并联机器人

说明书

本实用新型公开了一种适用于球面加工的三自由度并联机器人，包括运动平台和固定平台，以及连接运动平台和固定平台的三条结构相同的支链，三条支链与运动平台所形成的连接点呈等边三角形分布；每条支链均包括通过运动副与运动平台相连接的移动弧形连杆，以及固定在固定平台上的固定弧形连杆，移动弧形连杆和对应的固定弧形连杆之间通过两个弧形移动副相连接；三条固定弧形连杆所在的平面两两垂直且圆心均落在球心处，且移动弧形连杆的半径大于固定弧形连杆的半径，三条移动弧形连杆的圆心也均落在球心处，移动弧形连杆和固定弧形连杆在交点处的切线始终垂直。本实用新型的运动平台始终运动在一个球面上，且平台的轴心始终经过球心。

技术领域

本实用新型涉及一种少自由度空间球面并联机器人机构，特别是一种适用于球面加工的三自由度并联机器人。

背景技术

并联机器人机构可如下定义：固定平台和运动平台之间用若干相同或者不同的运动支链相联接，每个运动支链具有一个自由度，使运动平台具有两个及以上若干自由度，一般所有的运动支链都参与对运动平台的驱动。并联机器人广泛应用于运动模拟平台、工业机器人、数控机床、方位控制设备等技术领域。

由于成本和结构的限制，在很多应用领域上没有必要使用六自由度并联机器人，因此少自由度并联机器人在工业领域上有着良好的应用前景。作为少自由度并联机器人的分支中的球面并联机器人，其在工业领域和研究领域也得到了长时间的广泛关注。如Baumann于1997年发明的二自由度球面并联机器人用于腹腔镜手术模拟，加拿大学者Gosselin发明的The Agile Eye用于摄像机自动定位系统，中国学者于2013年将三自由度球面并联机器人应用于仿生学中人类肩膀部位的模拟。

上海交通大学林荣富等人提出的具有弧形移动副的三自由度球面并联机构(专利申请号为CN201510230852.4)。其采用弧形移动副的形式来实现绕弧形中心点做三个方向的转动。但是其为过约束结构，必须要求很高的加工和装配精度，且不适于较大负载条件下的工作，难以作为加工设备进行应用。

目前数控机床在加工球面时，绝大部分都是采用插补的方式在直角坐标系中让刀具走出近似出圆的轨迹，增加了大量的计算工作，降低了加工效率，同时加工出的球面质量也很难得到保证。为克服采用插补方式加工球面的问题，同时避免杆件多，运动副多而导致刚度不足的问题，同时可作为与串联机构混联工作的部分组件，需要创造出能够直接在球面上运行，具有高刚度，并且运动平台具有优秀操控性的球面并联机器人。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种适用于球面加工的三自由度并联机器人，具有结构简单、运动副数较低、成本较低的优点，适用于较大负载情况。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种适用于球面加工的三自由度并联机器人，包括运动平台和固定平台，以及连接所述运动平台和固定平台的三条结构相同的支链，三条所述支链与运动平台所形成的连接点呈等边三角形分布。每条支链均包括通过运动副与所述运动平台相连接的移动弧形连杆，以及固定在所述固定平台上的固定弧形连杆，所述移动弧形连杆和对应的固定弧形连杆之间通过两个弧形移动副相连接。三条所述固定弧形连杆所在的平面两两垂直且圆心均落在球心处，且所述移动弧形连杆的半径大于固定弧形连杆的半径，三条所述移动弧形连杆的圆心也均落在球心处，所述移动弧形连杆和固定弧形连杆在交点处的切线始终垂直。