[发明专利]一种4UPU-UP冗余驱动并联机器人

说明书

本发明提供一种4UPU‑UP冗余驱动并联机器人，包括静平台和动平台，还包括连接静平台、动平台的四条UPU驱动支链和一条UP被动约束链；每条驱动支链的结构相同，均包括移动副一，移动副一作为驱动关节，其两端分别与静平台、动平台通过虎克铰连接；四条UPU驱动支链均匀分布在被动约束链周围，被动约束链包括移动副二，移动副二作为被动关节，其一端与静平台通过虎克铰连接，另一端与动平台固定连接。本发明驱动支链数目多于机构自由度数目，可以改善刚度和承载能力，使工作空间内部无奇异区域，且冗余驱动并联机构可以进行驱动力优化，同时改善并联机构的支链之间的内力，提高机构输出力的效率。

技术领域

本发明涉及并联机器人技术领域，特别是一种4UPU-UP冗余驱动并联机器人。

背景技术

并联机器人因其具有刚度大、运动精度高、动态响应性能好、机构运动学逆解容易等特点，国内外学者们一直致力于相关新型并联机器人的研发。但也存在一些缺点，如并联机床常用的Tricept并联机器人(3UPU-UP并联机构)，驱动数和自由度数量相同，工作空间内奇异性会导致并联机器人可操作性变差，同时整个机构的刚度、灵活性和承载能力弱，无法满足数控机床、重载搬运等大载荷和高精度领域的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于改善现有并联机床用的并联机构的不足，提供一种具有三自由度的冗余并联机器人机构，实现两个转动一个平动的运动自由度，提高机构的刚度和承载力。

本发明采用的技术方案如下：

一种4UPU-UP冗余驱动并联机器人，包括静平台和动平台，还包括连接静平台、动平台的四条UPU驱动支链和一条UP被动约束链；

每条所述驱动支链的结构相同，均包括移动副一，所述移动副一作为驱动关节，其两端分别与所述静平台、动平台通过虎克铰连接；

四条UPU驱动支链均匀分布在所述被动约束链周围，所述被动约束链包括移动副二，所述移动副二作为被动关节，其一端与所述静平台通过虎克铰连接，另一端与所述动平台固定连接。

所述移动副一包括固定端、沿所述固定端相对移动的伸缩端，所述移动副一的固定端通过虎克铰一与所述静平台连接，所述移动副一的伸缩端通过虎克铰二与所述动平台连接；

所述移动副二包括固定端、沿所述固定端相对移动的伸缩端，所述移动副二的固定端通过虎克铰三与所述静平台连接，所述移动副二的伸缩端与动平台固定连接，使得所述动平台具有绕所述虎克铰三的两个转轴进行转动的两个转动自由度，和沿所述移动副二的轴线进行平动的一个平动自由度。

静平台上沿周向均匀开有四个通孔，分别用于容纳四个移动副一的固定端穿设于其中，所述虎克铰一设置于所述通孔孔口的外部，且四个虎克铰一分布于以所述虎克铰三为圆心的两条相互垂直的过圆心直线的外端。

四条UPU驱动支链的四个虎克铰二，分布于以所述移动副二的伸缩端与所述动平台的连接点为圆心的两条相互垂直的过圆心直线的外端。

所述移动副一采用直线驱动装置。

所述移动副一采用电动缸、气缸或液压缸，或者采用由电机驱动的伸缩杆机构。

所述移动副二的固定端为定位套筒，所述移动副二的伸缩端为沿所述定位套筒的轴向滑动的伸缩杆。

动平台上设有用于安装末端执行器或加工部件的连接主轴，所述连接主轴和所述移动副二的伸缩端与动平台固定连接点的位置相对应。

本发明的有益效果如下：