本發(fā)明涉及工業(yè)機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有弧形移動副的三支鏈六自由度并聯(lián)機構(gòu)。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機構(gòu)(Parallel Mechanism，簡稱PM)，可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構(gòu)具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機構(gòu)。其具有以下特點：(1)無累積誤差，精度較高；(2)驅(qū)動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態(tài)響應(yīng)好；(3)結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大；(4)完全對稱的并聯(lián)機構(gòu)具有較好的各向同性；(5)工作空間較小等特點，廣泛應(yīng)用于空間設(shè)備、主動減震器、外科手術(shù)器械、機床、精密定位設(shè)備食品包裝等領(lǐng)域。

目前的并聯(lián)機構(gòu)多具有2～6個自由度。現(xiàn)有公開的并聯(lián)機構(gòu)(包括非完全并聯(lián)機構(gòu))有87種，其中3、6自由度的各占40％,4自由度的占6％,5自由度的占3.5％,2自由度的占10.5％。由以上比例來看，由于桿件的限制，2自由度機構(gòu)種類不多是合理的；4、5自由度的并聯(lián)機構(gòu)少得可憐,其原因在于人們還沒有找到一種途徑能夠把空間3個移動、3個轉(zhuǎn)動自由度分解開來，對于并聯(lián)機構(gòu)來說，這是一件很不容易的事情；另一個原因是從結(jié)構(gòu)對稱的角度出發(fā),4、5自由度的并聯(lián)機構(gòu)很難具備這種要求。而實際生活中6自由度機器人，由于其單個支鏈很容易保持六個獨立自由度，所以應(yīng)用最廣。并且現(xiàn)有的6自由度并聯(lián)機器人大多是在Stewart六自由度并聯(lián)機構(gòu)的基礎(chǔ)上，改變分支中運動副的種類、排列順序以及方向等演變而來的。

現(xiàn)有的六自由度并聯(lián)機器人的支鏈大多為SPS、UPS、RUS型結(jié)構(gòu)，如專利號為ZL201410388991.5的中國專利公開一種三支鏈六自由度機器人驅(qū)動機構(gòu)，該機構(gòu)包括三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈，每個支鏈由兩個連桿通過銷軸連接的方式進行連接，兩個連桿均為直線連桿，并通過絲杠驅(qū)動滑塊進而帶動第一連桿轉(zhuǎn)動，其不足之處在于支鏈形式過于復(fù)雜，對稱安裝的精度要求過高，第一連桿承載的負載較大。申請?zhí)枮?01610879835.8的專利申請公開了一種三自由度機器人，該機器人的支鏈通過電機帶動驅(qū)動連桿轉(zhuǎn)動，進而帶動轉(zhuǎn)動伸縮機構(gòu)進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動伸縮機構(gòu)為半圓形結(jié)構(gòu)，驅(qū)動連桿為直線型，其不足之處在于工作時，工作空間較小，轉(zhuǎn)動伸縮機構(gòu)之間容易發(fā)生干涉現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計一種具有弧形移動副的三支鏈六自由度并聯(lián)機構(gòu)。該機構(gòu)具有三個支鏈，每個支鏈采用弧形移動副的形式進行連接，并配置有兩個驅(qū)動，驅(qū)動之間相對耦合，使得該機構(gòu)具有更高的靈活性和較大的工作空間；并且支鏈的運動形式相對簡單，容易保證該機構(gòu)在操作過程中的精度和質(zhì)量；另外，可以根據(jù)不同的需要應(yīng)用于機床、機器人檢測等對精度要求更高的領(lǐng)域。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提供一種具有弧形移動副的三支鏈六自由度并聯(lián)機構(gòu)，包括固定平臺、動平臺和三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈，三個支鏈安裝在動平臺和固定平臺之間，且以動平臺為中心，沿圓周方向均勻布置在固定平臺上；其特征在于：

每個支鏈均包括支撐架、后段弧形連桿、中段弧形連桿和前段弧形連桿，所述支撐架下部固定安裝在固定平臺上，在支撐架的上部安裝有第一驅(qū)動電機，第一驅(qū)動電機的輸出軸與后段弧形連桿一端固定連接，后段弧形連桿的另一端安裝有第二驅(qū)動電機，第二驅(qū)動電機的輸出軸與中段弧形連桿的一端固定連接，中段弧形連桿的另一端內(nèi)具有弧形空腔，前段弧形連桿的一端插入中段弧形連桿的弧形空腔內(nèi)，且前段弧形連桿能夠沿著中段弧形連桿中的弧形空腔做弧形移動，前段弧形連桿的另一端采用球鉸的方式與動平臺連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明采用三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈，且每個支鏈均由三個弧形連桿組合而成，至少兩個弧形連桿同心，前段弧形連桿可以沿著中段弧形連桿的空腔內(nèi)做弧形移動，每個支鏈通過兩個驅(qū)動電機來驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單可靠，動平臺運動更加平穩(wěn)，且采用弧形連桿形式，能夠顯著增加機構(gòu)的操作空間，提高其操作的靈活性。

2)本發(fā)明并聯(lián)機構(gòu)可針對應(yīng)用的不同領(lǐng)域，如快速精準定位的機床或者醫(yī)療診斷設(shè)備領(lǐng)域，可將一個后段弧形連桿相連的驅(qū)動電機作為主要驅(qū)動源，來實現(xiàn)動平臺的快速定位，另一個中段弧形連桿相連的驅(qū)動電機作為協(xié)同驅(qū)動源，以幫助動平臺實現(xiàn)位置的精度調(diào)節(jié)。

3)本發(fā)明并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動能力強，動平臺運動平穩(wěn)，有較高的各向同性以及靈活度，可根據(jù)不同的需求應(yīng)用于機床、醫(yī)用外科設(shè)備、機器人檢測設(shè)備等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中的中段弧形連桿5的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中的支鏈結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1.固定平臺、2.支撐架、3.第一驅(qū)動電機、4.后段弧形連桿、5.中段弧形連桿、6.前段弧形連桿、7.動平臺、8.第二驅(qū)動電機、9.空腔、10.球鉸。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述，但并不以此作為對本申請權(quán)利要求保護范圍的限定。

本發(fā)明具有弧形移動副的三支鏈六自由度并聯(lián)機構(gòu)(簡稱機構(gòu)或并聯(lián)機構(gòu)，參見圖1-3)包括固定平臺1、動平臺7和三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈，三個支鏈安裝在動平臺和固定平臺之間，且以動平臺為中心，沿圓周方向均勻布置在固定平臺7上；

每個支鏈均包括一個支撐架2和三個弧形連桿(即后段弧形連桿4、中段弧形連桿5和前段弧形連桿6)，所述支撐架2下部固定安裝在固定平臺1上，在支撐架的上部安裝有第一驅(qū)動電機3，第一驅(qū)動電機3的輸出軸與后段弧形連桿4一端固定連接，后段弧形連桿4的另一端安裝有第二驅(qū)動電機8，第二驅(qū)動電機8的輸出軸與中段弧形連桿5的一端固定連接，中段弧形連桿5的另一端內(nèi)具有弧形空腔9，前段弧形連桿6的一端插入中段弧形連桿5的弧形空腔內(nèi)，且前段弧形連桿6和中段弧形連桿5共圓心，前段弧形連桿6能夠沿著中段弧形連桿5中的弧形空腔做弧形移動，前段弧形連桿6的另一端采用球鉸10的方式與動平臺7連接。

本發(fā)明的進一步特征在于所述弧形空腔9的縱切面為矩形、橢圓形或圓形等，弧形空腔的形狀與前段弧形連桿6的輪廓相匹配，能保證前段弧形連桿6沿著中段弧形連桿5中的弧形空腔做弧形移動即可。

本發(fā)明具有弧形移動副的三支鏈六自由度并聯(lián)機構(gòu)的工作原理是：通過控制每個支鏈上安裝在支撐架上的第一驅(qū)動電機，驅(qū)動前段弧形連桿繞第一驅(qū)動電機的輸出軸的軸線轉(zhuǎn)動；同時，驅(qū)動安裝在前段弧形連桿上的第二驅(qū)動電機，驅(qū)動中段弧形連桿繞著第二驅(qū)動電機的輸出軸轉(zhuǎn)動，進而引起前段弧形連桿沿著中段弧形連桿中的弧形空腔做弧形移動，使得動平臺經(jīng)三個支鏈帶動來實現(xiàn)六個自由度的運動。

本發(fā)明支鏈采用型結(jié)構(gòu)，通過弧形運動副配置，使得機構(gòu)具有較高的靈活度和較大的工作空間。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。