[发明专利]一种用于虚轴机床和机器人的三转动自由度空间解耦机构

说明书

本发明涉及一种用于虚轴机床和机器人的三转动自由度空间解耦机构，包括静平台(5)、动平台(6)和连接在静平台(5)与动平台(6)之间的第一运动支链I(1ab)、第二运动支链II(2ab)、第三运动支链III(3ab)，第一运动支链I(1ab)中的第一连杆I(1b‑1)的一端通过第一转动副I(1a‑1)与静平台(5)连接，所述第三运动支链III(3ab)中的第六连杆III(3b‑6)的一表面与动平台(6)一表面固定连接。与现有技术相比，本发明结构简单，而且易于控制，可实现三转动自由度的运动解耦，标定容易，具有良好的线性关系。

技术领域

本发明属于机床和机器人技术领域，尤其是涉及一种用于虚轴机床和机器人的三转动自由度空间解耦机构。

背景技术

在机器人操作臂的运动控制过程中，通常需要末端从初始状态到目标位姿的时间最少，以提高机器人的执行效率，这势必要求各关节同时动作，但由于关节间运动耦合的存在在关节转动过程中，各个自由度在到达目标时存在转动次序的问题，因而在实际控制时，往往锁住机器人的其他各关节而依次移动或转动一个关节，这种工作方法显然是低效率与不经济的。

运动解耦并联机器人是指输出运动的任一自由度都仅依赖于单个驱动单元，其他的驱动单元不会对此自由度产生影响。因此具有完全解耦的并联机构运动的关系简单、控制精度高、标定简便快捷，在虚轴机床和机器人领域具有广阔的应用前景。目前的大部分解耦机构，通常由于结构复杂，输出的自由度不完全由单个驱动器驱动，只能实现部分解耦，同时，控制精度不高，工作效率低。

中国专利CN104942795B公开了一种一移动二转动三自由度转动移动完全解耦并联机构，包括：动平台、基座以及三条支链，其中：支链的一端均与基座活动连接，另一端与动平台活动连接，所述的三条支链包括：两条双转动自由度支链和一条单转动自由度支链，至少一条支链与基座一维活动连接，使得动平台作一维移动和绕固定点O作球面三自由度转动；所述的动平台的二维转动特征仅与转动副驱动有关，而与移动副驱动无关；点O的一维移动特征仅与移动副驱动有关，而与转动副驱动无关；动平台的转动特征与移动特征具有完全解耦的优点。但该技术由于包括两种不同的运动副，所以在运动求解时不方便，不能保证良好的线性关系。

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用于虚轴机床和机器人的三转动自由度空间解耦机构，通过设计一种具有三转动自由度的空间解耦机构，解决了现有空间解耦机构不能完全解耦，结构复杂且控制难度大的问题，使得机构的运动控制更加简单，正反解更加容易。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于虚轴机床和机器人的三转动自由度空间解耦机构，包括静平台、动平台和连接在静平台与动平台之间的第一运动支链I、第二运动支链II、第三运动支链III，其特征在于：

所述第一运动支链I包括第一转动副I、第二转动副I、第三转动副I、第四转动副I、第一连杆I、第二连杆I、第三连杆I，

所述第二运动支链II包括第一转动副II、第二转动副II、第三转动副II、第一连杆II、第二连杆II，

所述第三运动支链III包括第一连杆III、第二连杆III、第三连杆III、第四连杆III、第五连杆III、第六连杆III、第一转动副III、第二转动副III、第三转动副III、第四转动副III、第五转动副III、第六连杆III，

所述第一运动支链I中的第一连杆I的一端通过第一转动副I与静平台连接，第一连杆I的另一端通过第二转动副I与第二连杆I的一端连接，第二连杆I的另一端通过第三转动副I与第三连杆I的一端连接，第三连杆I的另一端通过第四转动副I与第二运动支链II中的第三连杆II的一端连接；