[发明专利]一种机器人二自由度聚焦操作机构

说明书

本发明提供一种机器人二自由度聚焦操作机构，包括：支撑部件设有传动部件；设置于支撑部件上的旋转操作部件；旋转操作部件驱动传动部件绕操作目标的圆心做旋转运动；与传动部件连接的直线操作部件；直线操作部件能做直线运动，支撑部件带动直线操作部件绕操作目标的圆心转动；与直线操作部件连接的执行器，直线操作部件带动执行器做直线运动，实现对执行器进行聚焦操作的聚焦位置控制；通过旋转操作部件运动，实现对执行器进行聚焦操作的姿态控制；执行器直线运动方向与传动部件的转动方向正交，使整体机构的二自由度运动完全解耦。本发明具有精度高、结构简单灵活、动态响应快、完全解耦、控制成本低等特点。

技术领域

本发明涉及机器人自动化领域，具体地，涉及一种机器人二自由度聚焦操作机构。

背景技术

二自由度机器人是通过两个独立的运动链连接的闭环机构，分为串联机构与并联机构。相比于串联机构，并联机构具有精度较高的优点；但串联机构也由结构简单的优点。二自由度串联机构相比更多自由度的串联机构，不但结构简单、体积更小，而且控制成本更低。

经对检索发现，公开号为CN105619398A的中国专利，提出了一种支链耦合的二自由度并联机构，具备较大的动作范围和承载能力，但该机构存在支链耦合，运动求解复杂，控制成本较高等问题；另一公开号为CN102126212A的中国专利，提出了一种运动解耦的二自由度转动并联机构，两个转动自由度完全解耦，但该机构采用虎克铰结构也限制了机构的动作范围；公开号为CN104308833A的中国专利，提出了一种半球工作范围的二自由度并联机构，但存在整体体积较大，且动平台与静平台位置关系存在限制；公开号为CN106426109A的中国专利，提出了一种全球面工作空间的二自由度并联机构，在实现解耦的同时，可实现全球面的动作范围，但整体结构复杂，承载能力较低。

可见目前的二自由度并联机构仍存在包括结构复杂、动作范围受限、控制成本高、机构存在耦合等问题，无法适用于对聚焦操作的姿态、位置解耦控制。

因此，需要开发一种结构简单，可适用于机器人聚焦操作控制的二自由度机构。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种机器人二自由度聚焦操作机构。

本发明第一个方面提供一种机器人二自由度聚焦操作机构，包括：

支撑部件；所述支撑部件设有传动部件；

设置于所述支撑部件上的旋转操作部件；所述旋转操作部件与所述传动部件相配合，驱动所述传动部件绕操作目标的圆心做旋转运动；

与所述传动部件连接的直线操作部件；所述直线操作部件能做直线运动，同时所述支撑部件能带动所述直线操作部件绕操作目标的圆心转动；

与所述直线操作部件连接的用于执行聚焦操作的执行器，且所述执行器的延长线与所述传动部件位于同一平面，通过所述直线操作部件带动所述执行器做直线运动，实现对所述执行器进行聚焦操作的聚焦位置控制；通过所述旋转操作部件驱动所述传动部件运动，实现对所述执行器进行聚焦操作的姿态控制；所述执行器直线运动方向与所述传动部件的转动方向正交，使整体机构的二自由度运动完全解耦。

优选地，所述传动部件为圆弧齿条，且所述圆弧齿条的圆心与操作目标同心设置。

优选地，所述支撑部件包括：

固定外壳；所述固定外壳具有与所述圆弧齿条的外部轮廓相匹配的内部腔体，所述内部腔体的一端为敞口端，所述圆弧齿条通过所述敞口端嵌入内部腔体中，且所述圆弧齿条与所述固定外壳内部腔体约束配合并可相对运动，使所述圆弧齿条能在所述内部腔体内滑动；

所述固定外壳的侧壁上设有第一顶紧孔，用于锁紧所述圆弧齿条；

所述固定外壳上设有法兰立柱，所述法兰立柱的上端面设有用于安装外部设备的连接部件。