[发明专利]一种柔性关节及双驱龙门直角坐标平台

说明书

本发明公开了一种柔性关节及双驱龙门直角坐标平台。所述柔性关节包括第一连接块、第二连接块、连接结构及偏移连接工装，第一连接块的一端通过连接结构与第二连接块的一端相连，连接结构整体呈轮式交叉状，第一连接块的另一端与第一物体固定连接，第二连接块的另一端与所述偏移连接工装相连，偏移连接工装与第二物体固定连接，且第二连接块与偏移连接工装的连接位置偏移第二物体的中心线。本发明可以有效缓冲关节应力，并能通过解析模型实现横梁转角的精准检测。

技术领域

本发明属于直角坐标机器人技术领域，具体涉及一种柔性关节及双驱龙门直角坐标平台。

背景技术

结合图1和图2所示，传统双驱龙门直角坐标平台的关节都是通过横梁两端直接采用螺栓紧固的刚性连接，通过优化控制器或提出更优的控制算法，来降低双驱电机同步误差，减小关节应力，提升平台的高速、高加速动态特性与运行稳定性。但是，这种方法存在：成本高且容易受到外界导轨非线性摩檫力，末端执行器负载扰动，运行工况等因素干扰。

柔性关节具有无摩擦、无噪声、结构紧凑、传递精度高等优点，一般应用在微/纳级宏微运动平台、高精度多稳态运动系统、航天遥感与精准测量光学系统等方面。传统柔性关节都是通过串联、并联、混连的方式配合安装在小尺寸小质量体上，从而保证柔性单轴或多轴的弯曲精度，很少有应用在大行程大负载的直角坐标运动平台上。目前，在大行程直角坐标平台方面，如图3所示，如专利号CN201510124409.9中公开了一种面向冗余驱动的自适应柔性连接机构及XY-Z直角坐标机器人，结合图1所示，只有通过相互垂直交叉的两张独立簧片作为柔性关节，其工程应用范围较小。

因此，如何提供一种可以有效缓冲关节应力且可拓展工程应用范围的，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性关节，通过采用轮式交叉柔性机构，能够提供较高的非功能旋转方向刚度，有效提升了柔性机构的旋转精度，从而克服现有技术的不足。

本发明的另一目的在于提供一种双驱龙门直角坐标平台，可以有效缓冲双驱龙门式直角坐标平台关节的集中应力。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种柔性关节，包括第一连接块、第二连接块、连接结构及偏移连接工装，所述第一连接块的一端通过连接结构与所述第二连接块的一端相连，所述连接结构整体呈轮式交叉状，所述第一连接块的另一端与第一物体固定连接，所述第二连接块的另一端与所述偏移连接工装相连，所述偏移连接工装与第二物体固定连接，且所述第二连接块与偏移连接工装的连接位置偏移第二物体的中心线。

在一优选实施例中，所述连接结构包括第一簧片、第二簧片和第三簧片，所述第一簧片、第二簧片和第三簧片的两端均分别连接第一连接块和第二连接块的端部，且所述第一簧片和第二簧片相交叉，所述第三簧片位于第一簧片和第二簧片之间，且所述第一簧片、第二簧片和第三簧片相交于同一点。

在一优选实施例中，所述第三簧片的厚度大于第一簧片和第二簧片的厚度，且三个簧片的厚度均可调。

在一优选实施例中，所述第一物体位于第一方向上，所述第二物体位于与第一方向相垂直的第二方向上，所述第二物体的两端各设置一柔性关节和一第一物体。

在一优选实施例中，所述第一簧片、第二簧片和第三簧片在第一方向上连接第一连接块和第二连接块，且三个簧片均在与第一方向和第二方向均垂直的第三方向上沿第一连接块或第二连接块的一端一直延伸到另一端。

在一优选实施例中，所述第一连接块和第一物体之间、所述第二连接块和偏移连接工装之间为可拆卸式连接。

在一优选实施例中，所述第一连接块与连接结构相连的端部及所述第二连接块与连接结构相连的端部呈弧面。

在一优选实施例中，所述第一簧片和第二簧片连接分别弧面的两侧，所述第三簧片连接弧面的中部。