專利名稱：過約束五自由度機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人。特別是涉及一種過約束五自由度機器人。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有專利GB2173472 (或 EP0200369、US4790718)、SE8502327 (或 US4732525)、EP0674969 (或US6336375)、CN1524662 (或W02005025816)所公開的帶定位頭的多坐標混
聯(lián)機器人，包括至少三個可沿縱向伸長或縮短的長度調(diào)節(jié)裝置。其中一個從動或主動的調(diào)節(jié)裝置的一端與一可動定位頭固接并通過鉸鏈與固定架連接，以限制定位頭的某幾個自由度。而其他各調(diào)節(jié)裝置則是一端通過鉸鏈緊固與固定架上，以使其能相對于固定架繞各個方向的轉(zhuǎn)動，另一端通過鉸鏈與所述的從動或主動調(diào)節(jié)裝置的另一端連接。此類機器人，由于與固接定位頭的從動或主動長度調(diào)節(jié)裝置連接的鉸鏈為三自由度鉸鏈，其不足是機構(gòu) 的整體剛度低，負載能力差，因而不適于高速重載的加工應用場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高剛度多坐標的過約束五自由度機器人。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種過約束五自由度機器人，包括固定架、動平臺、連接在所述動平臺末端的定位頭，以及設(shè)置在所述固定架與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈。所述的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中任一個都包括有轉(zhuǎn)動叉，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置，固接在長度調(diào)節(jié)裝 置一端的驅(qū)動裝置，固接在長度調(diào)節(jié)裝置另一端的T形鉸；所述的轉(zhuǎn)動叉的底端通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述的固定架相連，連接轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；所述第一支鏈上的T形鉸通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第一轉(zhuǎn)動圈，連接第一支鏈上的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線與連接第一支鏈上的T形鉸和第一轉(zhuǎn)動圈的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第二支鏈上的T形鉸通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第二轉(zhuǎn)動圈，連接第二支鏈上的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線與連接第二支鏈上的T形鉸和第二轉(zhuǎn)動圈的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第三支鏈上的T形鉸通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第三轉(zhuǎn)動圈，連接第三支鏈上的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線與連接第三支鏈上的T形鉸和第三轉(zhuǎn)動圈的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述的第一轉(zhuǎn)動圈和第三轉(zhuǎn)動圈各自分別通過一個具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與動平臺相連，所述的第二轉(zhuǎn)動圈與動平臺固接，連接所述第一轉(zhuǎn)動圈與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第三轉(zhuǎn)動圈與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線共線。所述的定位頭是具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的串聯(lián)頭。所述的第一支鏈上的轉(zhuǎn)動叉O、第二支鏈上的轉(zhuǎn)動叉0和第三支鏈上的轉(zhuǎn)動叉三對稱的布置在固定架的周圍，且連接第一支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線相交于一點。一種過約束五自由度機器人，包括固定架、動平臺、連接在所述動平臺末端的定位頭，以及設(shè)置在所述固定架與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈，還設(shè)置有貫穿固定架中心部的被動支鏈；所述的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置，固接在長度調(diào)節(jié)裝置一端的驅(qū)動裝置，固接在長度調(diào)節(jié)裝置另一端的T形鉸；所述的轉(zhuǎn)動叉的底端通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述的固定架相連，連接轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；所述第一支鏈上的T形鉸通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第一轉(zhuǎn)動圈，連接第一支鏈上的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線與連接第一支鏈上的T形鉸和第一轉(zhuǎn)動圈的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第二支鏈上的T形鉸通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第二轉(zhuǎn)動圈，連接第二支鏈上的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線與連接第二支鏈上的T形鉸和第二轉(zhuǎn)動圈的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第三支鏈上的T形鉸通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第三轉(zhuǎn)動圈，連接第三支鏈上的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線與連接第三支鏈上的T形鉸和第三轉(zhuǎn)動圈的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述的第一轉(zhuǎn)動圈、第二轉(zhuǎn)動圈和第三轉(zhuǎn)動圈分別通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與動平臺相連，并且，連接所述第一轉(zhuǎn)動圈與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線、連接所述第二轉(zhuǎn)動圈與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線和連接所述第三轉(zhuǎn)動圈與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線共線；所述的被動支鏈包括有通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架中心的外圈，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在所述外圈內(nèi)周的內(nèi)圈，以及貫穿內(nèi)圈的伸縮桿，所述的內(nèi)圈的內(nèi)周面上固定設(shè)置有滑塊，所述的伸縮桿上與所述的滑塊相對應的固定設(shè)置有導軌，所述的滑塊0與導軌滑移的連接，從而使所述的伸縮桿與所述的內(nèi)圈構(gòu)成移動畐|J，并且，連接所述的外圈和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述的內(nèi)圈和外圈的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，所述的伸縮桿的末端與動平臺固定相連。所述的定位頭是具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的串聯(lián)頭。所述的第一支鏈上的轉(zhuǎn)動叉、第二支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和第三支鏈上的轉(zhuǎn)動叉三對稱的布置在固定架的周圍，且連接第一支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線相交于一點，且所述的該點與連接所述外圈和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈和外圈的轉(zhuǎn)動軸線相交的交點重合。連接所述第一轉(zhuǎn)動圈與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線、連接所述第二轉(zhuǎn)動圈與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線和連接所述第三轉(zhuǎn)動圈與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線，均通過連接第一支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈上的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線所相交的那一點。本發(fā)明的過約束五自由度機器人，具有的優(yōu)點和積極效果是
(I)運動學逆解求解具有解析解，方便實時控制；
(2)機構(gòu)為過約束機構(gòu)，具有較高的結(jié)構(gòu)剛度；(3)末端動平臺軸線可繞一定點做定點轉(zhuǎn)動，故機構(gòu)可增加被動支鏈；有利于機構(gòu)做成位置測量裝置。


圖I是本發(fā)明實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例I中的T形鉸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖4為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖5為本發(fā)明實施例2中被動支鏈4及其末端的動平臺6和定位頭7的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
I:第-歧鏈2:第支鏈
3第 :支鏈4:被動支鏈
5 Nd定架6動—f ft
7；定位頭8轉(zhuǎn)動義
9 K度調(diào)節(jié)裝艽10 了形鉸
11 動裝-W12-第---轉(zhuǎn)動_
13第轉(zhuǎn)動圈14:第-轉(zhuǎn)動_
41外_42:內(nèi) B
-13仲縮桿44導軌
45；滑塊
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的過約束五自由度機器人做出詳細說明。如圖I所示，本發(fā)明的過約束五自由度機器人，包括固定架5、動平臺6、連接在所述動平臺6末端的定位頭7，以及設(shè)置在所述固定架5與動平臺6之間的第一支鏈I、第二支鏈2和第三支鏈3。所述的定位頭7是具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的串聯(lián)頭。所述的第一支鏈I、第二支鏈2和第三支鏈3結(jié)構(gòu)相同，其中任一個都包括有轉(zhuǎn)動叉8，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉8的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置9，固接在長度調(diào)節(jié)裝置9 一端的驅(qū)動裝置11，該驅(qū)動裝置11使長度調(diào)節(jié)裝置9成為主動移動副。固接在長度調(diào)節(jié)裝置9另一端的T形鉸10 ;如圖2所示,所述T形鉸10包括有主體101,所述主體101的一側(cè)與長度調(diào)節(jié)裝置9固定連接，所述主體101遠離長度調(diào)節(jié)裝置9的那一側(cè)的兩端分別延長的形成有用于與第一轉(zhuǎn)動圈(12)/第二轉(zhuǎn)動圈(13)/第三轉(zhuǎn)動圈(14)連接的縱鉸軸102。所述的轉(zhuǎn)動叉8的底端通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述的固定架5相連，連接轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接長度調(diào)節(jié)裝置9和轉(zhuǎn)動叉8的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；所述的第一支鏈I上的轉(zhuǎn)動叉8、第二支鏈2上的轉(zhuǎn)動叉8和第三支鏈3上的轉(zhuǎn)動叉8三對稱的設(shè)置在固定架5的周圍，且連接第一支鏈I上的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2上的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈3上的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線相交于一點。所述第一支鏈I上的T形鉸10通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第一轉(zhuǎn)動圈12，連接第一支鏈I上的長度調(diào)節(jié)裝置9和轉(zhuǎn)動叉8的轉(zhuǎn)動軸線與連接第一支鏈I上的T形鉸10和第一轉(zhuǎn)動圈12的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第二支鏈2上的T形鉸10通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第二轉(zhuǎn)動圈13，連接第二支鏈2上的長度調(diào)節(jié)裝置9和轉(zhuǎn)動叉8的轉(zhuǎn)動軸線與連接第二支鏈2上的T形鉸10和第二轉(zhuǎn)動圈13的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第三支鏈3上的T形鉸10通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第三轉(zhuǎn)動圈14，連接第三支鏈3上的長度調(diào)節(jié)裝置9和轉(zhuǎn)動叉8的轉(zhuǎn)動軸線與連接第三支鏈3上的T形鉸10和第三轉(zhuǎn)動圈14的轉(zhuǎn)動軸線相平行；
所述的第一轉(zhuǎn)動圈12和第三轉(zhuǎn)動圈14各自分別通過一個具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與動平臺6相連，所述的第二轉(zhuǎn)動圈13與動平臺6固接，連接所述第一轉(zhuǎn)動圈12與動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第三轉(zhuǎn)動圈14與動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線共線。如圖3、圖4所示，本發(fā)明的過約束五自由度機器人，還可以是包括固定架5、動平臺6、連接在所述動平臺6末端的定位頭7，設(shè)置在所述固定架5與動平臺6之間的第一支鏈I、第二支鏈2和第三支鏈3，以及貫穿固定架5中心部的被動支鏈4。所述的定位頭7是具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的串聯(lián)頭。所述的第一支鏈I、第二支鏈2和第三支鏈3結(jié)構(gòu)相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉8，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉8的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置9，固接在長度調(diào)節(jié)裝置9 一端的驅(qū)動裝置11，該驅(qū)動裝置11使長度調(diào)節(jié)裝置成為主動移動副。固接在長度調(diào)節(jié)裝置9另一端的T形鉸10;所述的轉(zhuǎn)動叉8的底端通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述的固定架5相連，連接轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接長度調(diào)節(jié)裝置9和轉(zhuǎn)動叉8的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；所述第一支鏈I上的T形鉸10通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第一轉(zhuǎn)動圈12，連接第一支鏈I上的長度調(diào)節(jié)裝置9和轉(zhuǎn)動叉8的轉(zhuǎn)動軸線與連接第一支鏈I上的T形鉸10和第一轉(zhuǎn)動圈12的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第二支鏈2上的T形鉸10通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第二轉(zhuǎn)動圈13，連接第二支鏈2上的長度調(diào)節(jié)裝置9和轉(zhuǎn)動叉8的轉(zhuǎn)動軸線與連接第二支鏈2上的T形鉸10和第二轉(zhuǎn)動圈13的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第三支鏈3上的T形鉸10通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第三轉(zhuǎn)動圈14，連接第三支鏈3上的長度調(diào)節(jié)裝置9和轉(zhuǎn)動叉8的轉(zhuǎn)動軸線與連接第三支鏈3上的T形鉸10和第三轉(zhuǎn)動圈14的轉(zhuǎn)動軸線相平行；如圖4、圖5所示,所述的被動支鏈4包括有通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架5中心的外圈41，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在所述外圈41內(nèi)周的內(nèi)圈42，以及貫穿內(nèi)圈42的伸縮桿43，所述的內(nèi)圈42的內(nèi)周面上設(shè)置有滑塊45，所述的伸縮桿43上與所述的滑塊45相對應的固定設(shè)置有導軌44，所述的滑塊45與導軌44滑移的連接，從而使所述的伸縮桿43與所述的內(nèi)圈42構(gòu)成移動副，并且，連接所述的外圈41和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述的內(nèi)圈42和外圈41的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，所述的伸縮桿43的末端與動平臺6固定相連。如圖3所示，所述的第一支鏈I上的轉(zhuǎn)動叉8、第二支鏈2上的轉(zhuǎn)動叉8和第三支鏈3上的轉(zhuǎn)動叉8三對稱的布置在固定架5的周圍，且連接第一支鏈I上的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2上 的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈3上的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線相交于一點，且所述的該點與連接所述外圈41和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈42和外圈41的轉(zhuǎn)動軸線相交的交點重合。所述的第一轉(zhuǎn)動圈12、第二轉(zhuǎn)動圈13和第三轉(zhuǎn)動圈14分別通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與動平臺6相連,并且,連接所述第一轉(zhuǎn)動圈12與動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線、連接所述第二轉(zhuǎn)動圈13與動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線和連接所述第三轉(zhuǎn)動圈14與動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線共線；并且，連接所述第一轉(zhuǎn)動圈12與動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線、連接所述第二轉(zhuǎn)動圈13與動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線和連接所述第三轉(zhuǎn)動圈14與動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線,均通過連接第一支鏈I上的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2上的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈3上的轉(zhuǎn)動叉8和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線所相交的那一點。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點在于(I)運動學逆解求解具有解析解，方便實時控制；(2)機構(gòu)為過約束機構(gòu)，具有較高的結(jié)構(gòu)剛度；(3)末端動平臺軸線可繞一定點做定點轉(zhuǎn)動，故機構(gòu)可增加被動支鏈，如實施例2所示；有利于機構(gòu)做成位置測量裝置；本發(fā)明的多自由度混聯(lián)機器人可視為一個模塊，該模塊可通過固定架上的機械接口連接于長行程導軌、大角度回轉(zhuǎn)機構(gòu)等，以便大幅度提高其工作范圍，也可將本發(fā)明的多自由度度機器人安裝在同一機械結(jié)構(gòu)上進行大規(guī)?；蜉^大規(guī)模的流水作業(yè)。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種過約束五自由度機器人，包括固定架(5)、動平臺(6)、連接在所述動平臺(6)末端的定位頭(7)，以及設(shè)置在所述固定架(5)與動平臺(6)之間的第一支鏈(I)、第二支鏈(2)和第三支鏈(3)，其特征在于 所述的第一支鏈(I)、第二支鏈(2)和第三支鏈(3)結(jié)構(gòu)相同，其中任一個都包括有轉(zhuǎn)動叉(8)，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉(8)的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置(9)，固接在長度調(diào)節(jié)裝置(9)一端的驅(qū)動裝置(11)，固接在長度調(diào)節(jié)裝置(9)另一端的T形鉸(10)； 所述的轉(zhuǎn)動叉(8)的底端通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述的固定架(5)相連，連接轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接長度調(diào)節(jié)裝置(9)和轉(zhuǎn)動叉(8)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交； 所述第一支鏈(I)上的T形鉸(10)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第一轉(zhuǎn)動圈(12)，連接第一支鏈(I)上的長度調(diào)節(jié)裝置(9)和轉(zhuǎn)動叉(8)的轉(zhuǎn)動軸線與連接第一支鏈(1)上的T形鉸(10)和第一轉(zhuǎn)動圈(12)的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第二支鏈(2)上的T形鉸(10)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第二轉(zhuǎn)動圈(13)，連接第二支鏈(2)上的長度調(diào)節(jié)裝置(9)和轉(zhuǎn)動叉(8)的轉(zhuǎn)動軸線與連接第二支鏈(2)上的T形鉸(10)和第二轉(zhuǎn)動圈(13)的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第三支鏈(3)上的T形鉸(10)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第三轉(zhuǎn)動圈(14)，連接第三支鏈(3)上的長度調(diào)節(jié)裝置(9)和轉(zhuǎn)動叉(8)的轉(zhuǎn)動軸線與連接第三支鏈(3)上的T形鉸(10)和第三轉(zhuǎn)動圈(14)的轉(zhuǎn)動軸線相平行； 所述的第一轉(zhuǎn)動圈(12)和第三轉(zhuǎn)動圈(14)各自分別通過一個具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與動平臺(6)相連，所述的第二轉(zhuǎn)動圈(13)與動平臺(6)固接，連接所述第一轉(zhuǎn)動圈(12)與動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第三轉(zhuǎn)動圈(14)與動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線共線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過約束五自由度機器人，其特征在于，所述的定位頭7是具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的串聯(lián)頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過約束五自由度機器人，其特征在于，所述的第一支鏈(I)上的轉(zhuǎn)動叉(8)、第二支鏈(2)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和第三支鏈(3)上的轉(zhuǎn)動叉(8)三對稱的布置在固定架(5)的周圍，且連接第一支鏈(I)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈(3)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線相交于一點。
4.一種過約束五自由度機器人，包括固定架(5)、動平臺(6)、連接在所述動平臺(6)末端的定位頭(7)，以及設(shè)置在所述固定架(5)與動平臺(6)之間的第一支鏈(I)、第二支鏈(2)和第三支鏈(3)，其特征在于，還設(shè)置有貫穿固定架(5)中心部的被動支鏈(4); 所述的第一支鏈(I)、第二支鏈(2)和第三支鏈(3)結(jié)構(gòu)相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉(8)，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉(8)的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置(9)，固接在長度調(diào)節(jié)裝置(9) 一端的驅(qū)動裝置(11)，固接在長度調(diào)節(jié)裝置(9)另一端的T形鉸(10); 所述的轉(zhuǎn)動叉(8)的底端通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述的固定架(5)相連，連接轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接長度調(diào)節(jié)裝置(9)和轉(zhuǎn)動叉(8)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交； 所述第一支鏈(I)上的T形鉸(10)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第一轉(zhuǎn)動圈(12)，連接第一支鏈(I)上的長度調(diào)節(jié)裝置(9)和轉(zhuǎn)動叉(8)的轉(zhuǎn)動軸線與連接第一支鏈(I)上的T形鉸(10)和第一轉(zhuǎn)動圈(12)的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第二支鏈(2)上的T形鉸(10)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第二轉(zhuǎn)動圈(13)，連接第二支鏈(2)上的長度調(diào)節(jié)裝置(9)和轉(zhuǎn)動叉(8)的轉(zhuǎn)動軸線與連接第二支鏈(2)上的T形鉸(10)和第二轉(zhuǎn)動圈(13)的轉(zhuǎn)動軸線相平行；所述第三支鏈(3)上的T形鉸(10)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接第三轉(zhuǎn)動圈(14)，連接第三支鏈(3)上的長度調(diào)節(jié)裝置(9)和轉(zhuǎn)動叉(8)的轉(zhuǎn)動軸線與連接第三支鏈(3)上的T形鉸(10)和第三轉(zhuǎn)動圈(14)的轉(zhuǎn)動軸線相平行； 所述的第一轉(zhuǎn)動圈(12)、第二轉(zhuǎn)動圈(13)和第三轉(zhuǎn)動圈(14)分別通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與動平臺(6)相連，并且，連接所述第一轉(zhuǎn)動圈(12)與動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線、連接所述第二轉(zhuǎn)動圈(13)與動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線和連接所述第三轉(zhuǎn)動圈(14)與動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線共線； 所述的被動支鏈(4)包括有通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架5中心的外圈(41)，通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在所述外圈(41)內(nèi)周的內(nèi)圈(42 )，以及貫穿內(nèi)圈(42)的伸縮桿(43)，所述的內(nèi)圈(42)的內(nèi)周面上固定設(shè)置有滑塊(45)，所述的伸縮桿(43)上與所述的滑塊(45)相對應的固定設(shè)置有導軌(44)，所述的滑塊(45)與導軌(44)滑移的連接，從而使所述的伸縮桿(43)與所述的內(nèi)圈(42)構(gòu)成移動副，并且，連接所述的外圈(41)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述的內(nèi)圈(42)和外圈(41)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，所述的伸縮桿(43)的末端與動平臺(6)固定相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過約束五自由度機器人，其特征在于，所述的定位頭7是具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的串聯(lián)頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過約束五自由度機器人，其特征在于，所述的第一支鏈(I)上的轉(zhuǎn)動叉(8 )、第二支鏈(2 )上的轉(zhuǎn)動叉(8 )和第三支鏈(3 )上的轉(zhuǎn)動叉(8 )三對稱的布置在固定架(5)的周圍，且連接第一支鏈(I)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈(3)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線相交于一點，且所述的該點與連接所述外圈(41)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈(42)和外圈(41)的轉(zhuǎn)動軸線相交的交點重合。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和6所述的過約束五自由度機器人，其特征在于，連接所述第一轉(zhuǎn)動圈(12)與動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線、連接所述第二轉(zhuǎn)動圈(13)與動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線和連接所述第三轉(zhuǎn)動圈(14)與動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線，均通過連接第一支鏈(I)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈(3)上的轉(zhuǎn)動叉(8)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線所相交的那一點。
全文摘要
一種過約束五自由度機器人，包括固定架、動平臺、連接在所述動平臺末端的定位頭，以及設(shè)置在所述固定架與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈。每條支鏈均包括轉(zhuǎn)動叉、長度調(diào)節(jié)裝置、T形鉸和轉(zhuǎn)動圈，所述3條支鏈均通過各自的轉(zhuǎn)動叉轉(zhuǎn)動連接于固定架，通過各自的轉(zhuǎn)動圈與動平臺連接，其中兩條支鏈的轉(zhuǎn)動圈轉(zhuǎn)動連接于動平臺，另一條支鏈的轉(zhuǎn)動圈與動平臺固接；本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計巧妙，為過約束機構(gòu)，故整機剛度好、精度高，且機構(gòu)具有大的工作空間機架體積比。
文檔編號B25J9/00GK102699902SQ20121018587
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者孫濤, 宋軼民, 李建民, 梅江平, 汪滿新, 王攀峰, 黃田 申請人:天津大學