本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機器人機構(gòu)。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機構(gòu)通常由動平臺和定平臺通過多條支鏈連接而成，與串聯(lián)機構(gòu)相比，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好、承載能力大、累積誤差小等優(yōu)點，使其在運動模擬器、并聯(lián)機床、機器人、調(diào)姿調(diào)向裝置等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是并聯(lián)機構(gòu)為完成期望運動輸出通常需要所有驅(qū)動構(gòu)件相互協(xié)調(diào)運動，這給控制帶來很大的麻煩。并聯(lián)機構(gòu)存在的耦合性，使得其在構(gòu)型設(shè)計、分析計算以及機構(gòu)控制方面存在諸多困難，一定程度上限制了并聯(lián)機構(gòu)的應(yīng)用。對于三自由度轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，大多數(shù)不具有完全解耦特征，控制復(fù)雜，標(biāo)定困難。

解耦并聯(lián)機構(gòu)可以實現(xiàn)運動解耦，并且機構(gòu)解耦程度越高其運動學(xué)、動力學(xué)分析越簡單易解，可極大簡化機器人的控制與軌跡規(guī)劃問題。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，國外學(xué)者如gosselin提出的球面轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)“agileeye(靈巧眼)”，國內(nèi)學(xué)者也提出一些三轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，例如公開號為cn103895009a、cn101306534a、cn101797435a的中國專利等所述的三自由度轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，但完全解耦的三轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)很少見，克服現(xiàn)有機構(gòu)的弊端，解決存在的轉(zhuǎn)動耦合問題，提出結(jié)構(gòu)功能各異的新型機構(gòu)是機構(gòu)學(xué)發(fā)展的基本要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種承載力大、易于控制、能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度轉(zhuǎn)動完全解耦的廣義解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)。

本發(fā)明包括基座、動平臺以及連接基座和動平臺的三個分支，三個分支在基座和動平臺上均布，基座和動平臺在初始狀態(tài)下相互平行，動平臺的兩個側(cè)面分別設(shè)有相互垂直且共同平行于動平臺底面的移動滑槽，第一分支為rrr型分支、第二分支為rrrrpp型分支、第三分支為rrrrpp型分支；

所述第一分支為基分支，解耦運動輸出與基分支中各單一運動副的輸出運動一一對應(yīng)；該分支的第一連桿的一端與基座固連，第一連桿的另一端通過第一轉(zhuǎn)動副與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與動平臺轉(zhuǎn)動連接；該分支中，第一轉(zhuǎn)動副與第二轉(zhuǎn)動副軸線垂直相交，第二轉(zhuǎn)動副與第三轉(zhuǎn)動副軸線垂直相交，第一轉(zhuǎn)動副與第三轉(zhuǎn)動副軸線在初始狀態(tài)下垂直交錯；

所述第二分支中的第一連桿的一端通過第一轉(zhuǎn)動副與基座轉(zhuǎn)動連接，第一連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過第一移動副與第五連桿的一端連接，第五連桿的另一端通過設(shè)在移動滑槽上的第二移動副與動平臺移動連接；該分支中，第五連桿為直角連桿，第一轉(zhuǎn)動副軸線與第一分支中的第一轉(zhuǎn)動副軸線平行，第二轉(zhuǎn)動副軸線和第二移動副移動方向平行，并共同平行于第一分支的第二轉(zhuǎn)動副，第三轉(zhuǎn)動副和第四轉(zhuǎn)動副的軸線與第一移動副移動方向平行，并共同平行于第一分支的第三轉(zhuǎn)動副；

所述第三分支中的第一連桿的一端通過第一轉(zhuǎn)動副與基座轉(zhuǎn)動連接，第一連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過第一移動副與第五連桿的一端連接，第五連桿的另一端通過設(shè)在另一個移動滑槽上的第二移動副與動平臺移動連接；該分支中，第五連桿為直角連桿，第一轉(zhuǎn)動副軸線與第一分支中的第一轉(zhuǎn)動副軸線平行，第二轉(zhuǎn)動副和第三轉(zhuǎn)動副的軸線與第一移動副移動方向平行，并共同平行于第一分支的第二轉(zhuǎn)動副，第四轉(zhuǎn)動副軸線與第二移動副移動方向平行，并共同平行于第一分支的第三轉(zhuǎn)動副。

所述三個分支中每一個與基座連接的第一轉(zhuǎn)動副位于同一平面上且軸線均垂直于基座平面，第一分支中與動平臺相連的第三轉(zhuǎn)動副位于動平臺底面且軸線垂直于動平臺平面，第二分支和第三分支中的第二移動副的移動方向均平行于動平臺平面。

第一分支的第一轉(zhuǎn)動副處設(shè)有驅(qū)動電機，其運動量表示該機構(gòu)第一轉(zhuǎn)動自由度的輸出參數(shù)；第二分支的第二轉(zhuǎn)動副處設(shè)有驅(qū)動電機，其運動量表示該機構(gòu)第二轉(zhuǎn)動自由度的輸出參數(shù)；第三分支的第四轉(zhuǎn)動副處設(shè)有驅(qū)動電機，其運動量表示該機構(gòu)第三轉(zhuǎn)動自由度的輸出參數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

在保留了并聯(lián)機構(gòu)強度高、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好等優(yōu)點的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了空間三自由度轉(zhuǎn)動運動學(xué)上的完全解耦，克服了傳統(tǒng)三自由度轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)控制復(fù)雜、強耦合性、分析計算繁瑣等缺點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體示意簡圖。

圖中：1-第一分支、1-1-第一連桿、1-2-第二連桿、1-3-第三連桿、2-第二分支、2-1-第一連桿、2-2-第二連桿、2-3-第三連桿、2-4-第四連桿、2-5-第五連桿、3-第三分支、3-1-第一連桿、3-2-第二連桿、3-3-第三連桿、3-4-第四連桿、3-5-第五連桿、4-動平臺、5-基座。

具體實施方式

在圖1所示的三轉(zhuǎn)動廣義解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)示意圖中，三個分支在基座5和動平臺4上均布，基座和動平臺在初始狀態(tài)下相互平行，動平臺的兩個側(cè)面分別設(shè)有相互垂直且共同平行于動平臺底面的移動滑槽，第一分支1為rrr型分支，其為基分支，解耦運動輸出與基分支中各單一運動副的輸出運動一一對應(yīng)；該分支的第一連桿1-1的一端與基座固連，第一連桿的另一端通過第一轉(zhuǎn)動副r1與第二連桿1-2的一端連接，第二連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副r2與第三連桿1-3的一端連接，第三連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副r3與動平臺轉(zhuǎn)動連接；該分支中，第一轉(zhuǎn)動副r1與第二轉(zhuǎn)動副r2軸線垂直相交，第二轉(zhuǎn)動副r2與第三轉(zhuǎn)動副r3軸線垂直相交，第一轉(zhuǎn)動副r1與第三轉(zhuǎn)動副r3軸線在初始狀態(tài)下垂直交錯；

第二分支2為rrrrpp型分支，其中第一連桿2-1的一端通過第一轉(zhuǎn)動副r4與基座轉(zhuǎn)動連接，第一連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副r5與第二連桿2-2的一端連接，第二連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副r6與第三連桿2-3的一端連接，第三連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動副r7與第四連桿2-4的一端連接，第四連桿的另一端通過第一移動副p1與第五連桿2-5的一端連接，第五連桿的另一端通過設(shè)在移動滑槽上的第二移動副p2與動平臺移動連接；該分支中，第五連桿為直角連桿，第一轉(zhuǎn)動副r4軸線與第一分支中的第一轉(zhuǎn)動副r1軸線平行，第二轉(zhuǎn)動副r5軸線和第二移動副p2移動方向平行，并共同平行于第一分支的第二轉(zhuǎn)動副r2，第三轉(zhuǎn)動副r6和第四轉(zhuǎn)動副r7的軸線與第一移動副p1移動方向平行，并共同平行于第一分支的第三轉(zhuǎn)動副r3；

第三分支3為rrrrpp型分支，其中第一連桿3-1的一端通過第一轉(zhuǎn)動副r8與基座轉(zhuǎn)動連接，第一連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副r9與第二連桿3-2的一端連接，第二連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副r10與第三連桿3-3的一端連接，第三連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動副r11與第四連桿3-4的一端連接，第四連桿的另一端通過第一移動副p3與第五連桿3-5的一端連接，第五連桿的另一端通過設(shè)在另一個移動滑槽上的第二移動副p4與動平臺移動連接；該分支中，第五連桿為直角連桿，第一轉(zhuǎn)動副軸線r8與第一分支中的第一轉(zhuǎn)動副r1軸線平行，第二轉(zhuǎn)動副r9和第三轉(zhuǎn)動副r10的軸線與第一移動副p3移動方向平行，并共同平行于第一分支的第二轉(zhuǎn)動副r2，第四轉(zhuǎn)動副軸線r11與第二移動副p4移動方向平行，并共同平行于第一分支的第三轉(zhuǎn)動副r3。

所述三個分支中每一個與基座連接的第一轉(zhuǎn)動副r1、r4、r8位于同一平面上且軸線均垂直于基座平面，第一分支中與動平臺相連的第三轉(zhuǎn)動副r3位于動平臺底面且軸線垂直于動平臺平面，第二分支和第三分支中的第二移動副p1、p3的移動方向均平行于動平臺平面。

第一分支的第一轉(zhuǎn)動副r1處設(shè)有驅(qū)動電機，其運動量表示該機構(gòu)第一轉(zhuǎn)動自由度的輸出參數(shù)；第二分支的第二轉(zhuǎn)動副r5處設(shè)有驅(qū)動電機，其運動量表示該機構(gòu)第二轉(zhuǎn)動自由度的輸出參數(shù)；第三分支的第四轉(zhuǎn)動副rr11處設(shè)有驅(qū)動電機，其運動量表示該機構(gòu)第三轉(zhuǎn)動自由度的輸出參數(shù)。通過控制這三個驅(qū)動電機，可實現(xiàn)動平臺繞轉(zhuǎn)動副的軸線的三自由度轉(zhuǎn)動，且此三自由度轉(zhuǎn)動是完全解耦的。