[发明专利]一种含双转动副的单层三段导轨式平面机器人

说明书

一种含双转动副的单层三段导轨式平面机器人，包括固定平台、运动平台和连接于固定平台与运动平台之间的三条结构相同的支链，所述固定平台上设置有三段平面曲线导轨，每条支链均包括滑块、连接杆Ⅰ以及连接杆Ⅱ，所述滑块与平面曲线导轨Ⅰ滑动连接，所述滑块通过转动副Ⅰ与连接杆Ⅰ连接，所述连接杆的通过转动副Ⅱ与连接杆Ⅱ连接，所述连接杆Ⅱ的另一端与运动平台固定连接；三个转动副Ⅰ的轴线互相平行，且均垂直于滑块相对于平面曲线导轨的运动平面；三个转动副Ⅱ的轴线互相平行，且均垂直于滑块相对于平面曲线导轨的运动平面；三个转动副Ⅰ为主驱动关节或者三个滑块为原动件；三段平面曲线导轨为不同圆心的弧形导轨。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种含双转动副的单层三段导轨式平面机器人。

背景技术

并联机器人具有刚度大、承载能力大、精度高、运动负荷小、反解容易等特点，因此在运动模拟器、虚拟轴机床、体感模拟机、医疗设备、农业作业机器人等方面都有广泛的应用。

对于三自由度机器人的研究，很多学者做了大量的工作。余跃庆基于3-RRR并联机器人提出了一种具有3个柔性铰链的平面并联机器人实验装置，该装置能使机构的运动平台实现沿轴X、Y方向的移动以及绕轴Z方向的转动。Herve基于李群和李代数理论成功的综合出了三自由度平移并联机器人，如3-RRC并联机器人。黄真基于螺旋理论原理提出了包括多种三自由度平移并联机器人在内的少自由度并联机器人型综合方法。李秦川利用螺旋理论进行了系统的对称三自由度并联机器人型综合。高峰基于GF集理论综合出了多种结构新颖的对称和非对称的三自由度平移并联机器人。2011年，陈风明等人提出了一种新型两平移一转动RRR-URR-RR并联机器人，对此机构的运动输出特性进行分析，并对自由度进行计算，建立了并联机器人的位置正、反解方程。2016年，常州大学朱伟等人发明了一种两平移一转动并联机器人，通过三个主动驱动的移动运动副驱动动平台运动，实现空间内的两维平动运动和一维旋转运动。2018年，燕山大学李艳文等人提出了一种两平移一转动2RRR-CRR并联机器人，该机构只包含移动副和转动副(圆柱副是由移动副和转动副组合而成)，且多数为转动副，使得机构结构简单，轴线关系容易满足。

尽管国内外学者提供了较多三自由度机器人构型方案，但是平面三自由度机器人在不同应用领域具有不同的性能需求，因此提供尽可能多的具有两个平动自由度和一个转动自由度的机器人构型类型，对本领域的研究人员选型具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，提供一种含双转动副的单层三段导轨式平面机器人，其结构新颖，并且具有两个平动自由度和一个转动自由度。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种含双转动副的单层三段导轨式平面机器人，包括固定平台、运动平台和连接于固定平台与运动平台之间的三条结构相同的支链，所述固定平台上设置有三段平面曲线导轨，每条支链均包括滑块、连接杆Ⅰ以及连接杆Ⅱ，所述滑块与平面曲线导轨滑动连接，所述滑块通过转动副Ⅰ与连接杆Ⅰ连接，所述连接杆Ⅰ通过转动副Ⅱ与连接杆Ⅱ连接，所述连接杆Ⅱ的另一端与运动平台固定连接；三个转动副Ⅰ的轴线互相平行，且均垂直于滑块相对于平面曲线导轨的运动平面；三个转动副Ⅱ的轴线互相平行，且均垂直于滑块相对于平面曲线导轨的运动平面；三个转动副Ⅰ为主驱动关节或者三个滑块为原动件；三段平面曲线导轨为不同圆心的弧形导轨。

优选的，三个滑块相对于平面曲线导轨的运动平面为同一平面或为平行的平面。

本发明与现有技术相比，其优点为：在固定平台上引入三段导轨结构，与连接杆Ⅰ、滑块、连接杆Ⅱ配合使用，既保证了机器人具有两个平动自由度和一个转动自由度的运动特征，又可以通过独立增加各段导轨或连接杆Ⅰ或连接杆Ⅱ长度实现在特定自由度上增大工作空间，提高了机器人设计的灵活性，同时该结构中三个转动副Ⅰ为主驱动关节或者三个滑块作为原动件，提高了机器人驱动方式选择的灵活性。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明