含平面副的三平動一轉(zhuǎn)動分組解耦并聯(lián)機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種含平面副的三平動一轉(zhuǎn)動分組解耦并聯(lián)機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機器人與串聯(lián)機器人在結(jié)構(gòu)和性能特點上呈對偶關(guān)系，與傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人相比，并聯(lián)機器人具有結(jié)構(gòu)剛度大，承載力高，慣性小，響應(yīng)速度快，精度高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在機械制造等相關(guān)領(lǐng)域。
[0003]并聯(lián)機器人中六自由度機器人的研究較為全面和深入，在工業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛。少自由度并聯(lián)機器人具有結(jié)構(gòu)簡單、控制與制造成本低等特點，因此少自由度并聯(lián)機器人以其自身的特點和應(yīng)用潛力吸引了國內(nèi)外大批學者進行研究。并聯(lián)機器人的強耦合性特點往往導(dǎo)致其構(gòu)型設(shè)計、分析計算和控制系統(tǒng)設(shè)計更加復(fù)雜，從而影響到實際工程中的應(yīng)用效果，而具有完全解耦或者部分解耦特性的并聯(lián)機器人能夠有效的克服這些缺點。燕山大學研制了一種兩移動一轉(zhuǎn)動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)，包括定平臺、動平臺以及連接它們的三個分支，結(jié)構(gòu)完全相同的兩個分支均由一個圓柱副和兩個轉(zhuǎn)動副以及連接他們的兩個連桿組成，另一分支由四個轉(zhuǎn)動副和連接它們的三個連桿組成。北京航空航天大學研制了兩級解耦的六自由度串并聯(lián)微操作機器人，河北工業(yè)大學研制了正交結(jié)構(gòu)解耦的6-PSS型微操作平臺。
[0004]上述研究成果中涉及到不同類型的少自由度并聯(lián)機器人，但具有三個平動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度的并聯(lián)機器人種類仍需擴大，結(jié)構(gòu)仍需進一步簡化，而同時具有完全解耦或部分解耦特性的這類機器人更不多見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、剛度大，精度高的含平面副的三平動一轉(zhuǎn)動分組解耦并聯(lián)機器人。其技術(shù)方案為:
一種含平面副的三平動一轉(zhuǎn)動分組解耦并聯(lián)機器人，包括固定平臺、運動平臺和連接于固定平臺與運動平臺之間的三組支鏈，其特征在于:固定平臺和運動平臺均具有三個相互正交的平面，固定平臺的每個平面均含有矩形中空結(jié)構(gòu)，三組支鏈對應(yīng)連接于固定平臺和運動平臺的三個相互正交的平面之間，第一組支鏈含有兩條子支鏈，第二組支鏈和第三組支鏈均含有一條子支鏈，其中第一組支鏈和第二組支鏈中的子支鏈均通過轉(zhuǎn)動副與運動平臺連接，第三組支鏈中的子支鏈與運動平臺固接，三組支鏈中的每條子支鏈均含有伸縮桿和圓盤滑塊，其中圓盤滑塊通過鑲嵌在邊緣的滾珠可動的嵌入到固定平臺的矩形中空結(jié)構(gòu)里面，與固定平臺共同組成平面運動副，伸縮桿的一端和圓盤滑塊的一面固接，伸縮桿的中心軸線與與其固接的圓盤滑塊和固定平臺組成的平面運動副對應(yīng)的運動平面的法線平行，第一組支鏈和第二組支鏈中的三條子支鏈對應(yīng)的伸縮桿的中心軸線均垂直于第三組支鏈中子支鏈對應(yīng)的伸縮桿的中心軸線，三個轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線互相平行。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為:(1)通過引入平面副，簡化了支鏈結(jié)構(gòu)，這種短支鏈的結(jié)構(gòu)形式能夠有效提高機器人的剛度和運動精度；(2)通過驅(qū)動每條子支鏈上的伸縮桿，運動平臺即可獲得三個平動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度，同時該機器人結(jié)構(gòu)特點使得機器人的輸入運動和輸出運動具有分組解耦的特性，即三個平動自由度方向的運動分別由平行于相應(yīng)自由度方向的伸縮桿控制，轉(zhuǎn)動自由度完全由第一組支鏈中兩條子支鏈的伸縮桿控制，從而構(gòu)成了輸入和輸出的分組解耦模式，大大簡化了機器人運動學模型和控制系統(tǒng)設(shè)計。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中:1、固定平臺2、運動平臺3、轉(zhuǎn)動副4、伸縮桿5、圓盤滑塊6、滾珠。
【具體實施方式】
[0009]固定平臺I和運動平臺2均具有三個相互正交的平面，固定平臺I的每個平面均含有矩形中空結(jié)構(gòu)，三組支鏈對應(yīng)連接于固定平臺I和運動平臺2的三個相互正交的平面之間，第一組支鏈含有兩條子支鏈，第二組支鏈和第三組支鏈均含有一條子支鏈，其中第一組支鏈和第二組支鏈中的子支鏈均通過轉(zhuǎn)動副3與運動平臺2連接，第三組支鏈中的子支鏈與運動平臺2固接，三組支鏈中的每條子支鏈均含有伸縮桿4和圓盤滑塊5，其中圓盤滑塊5通過鑲嵌在邊緣的滾珠6可動的嵌入到固定平臺I的矩形中空結(jié)構(gòu)里面，與固定平臺I共同組成平面運動副，伸縮桿4的一端和圓盤滑塊5的一面固接，伸縮桿4的中心軸線與與其固接的圓盤滑塊5和固定平臺I組成的平面運動副對應(yīng)的運動平面的法線平行，第一組支鏈和第二組支鏈中的三條子支鏈對應(yīng)的伸縮桿4的中心軸線均垂直于第三組支鏈中子支鏈對應(yīng)的伸縮桿4的中心軸線，三個轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線互相平行。
【主權(quán)項】
1.一種含平面副的三平動一轉(zhuǎn)動分組解耦并聯(lián)機器人，包括固定平臺(I)、運動平臺(2)和連接于固定平臺(I)與運動平臺(2)之間的三組支鏈，其特征在于:固定平臺(I)和運動平臺(2)均具有三個相互正交的平面，固定平臺(I)的每個平面均含有矩形中空結(jié)構(gòu)，三組支鏈對應(yīng)連接于固定平臺(I)和運動平臺(2)的三個相互正交的平面之間，第一組支鏈含有兩條子支鏈，第二組支鏈和第三組支鏈均含有一條子支鏈，其中第一組支鏈和第二組支鏈中的子支鏈均通過轉(zhuǎn)動副(3)與運動平臺(2)連接，第三組支鏈中的子支鏈與運動平臺(2)固接，三組支鏈中的每條子支鏈均含有伸縮桿(4)和圓盤滑塊(5)，其中圓盤滑塊(5)通過鑲嵌在邊緣的滾珠(6)可動的嵌入到固定平臺(I)的矩形中空結(jié)構(gòu)里面，與固定平臺(I)共同組成平面運動副，伸縮桿(4)的一端和圓盤滑塊(5)的一面固接，伸縮桿(4)的中心軸線與與其固接的圓盤滑塊(5)和固定平臺(I)組成的平面運動副對應(yīng)的運動平面的法線平行，第一組支鏈和第二組支鏈中的三條子支鏈對應(yīng)的伸縮桿(4)的中心軸線均垂直于第三組支鏈中子支鏈對應(yīng)的伸縮桿(4)的中心軸線，三個轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線互相平行。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種含平面副的三平動一轉(zhuǎn)動分組解耦并聯(lián)機器人，包括固定平臺、運動平臺和連接于固定平臺與運動平臺之間的三組支鏈，其特征在于：固定平臺和運動平臺均具有三個相互正交的平面，第一組支鏈含有兩條子支鏈，第二組支鏈和第三組支鏈均含有一條子支鏈，其中第一組支鏈和第二組支鏈中的子支鏈均通過轉(zhuǎn)動副與運動平臺連接，第三組支鏈中的子支鏈與運動平臺固接，三組支鏈中的每條子支鏈均含有伸縮桿和圓盤滑塊，伸縮桿的一端和圓盤滑塊的一面固接。本發(fā)明通過驅(qū)動每條子支鏈上的伸縮桿，構(gòu)成了輸入和輸出的分組解耦模式，大大簡化了機器人運動學模型和控制系統(tǒng)設(shè)計，同時含平面副的短支鏈結(jié)構(gòu)形式能夠有效提高機器人的剛度和運動精度。
【IPC分類】B25J9/08
【公開號】CN105215984
【申請?zhí)枴緾N201510764030
【發(fā)明人】張彥斐, 宮金良, 陳超
【申請人】山東理工大學
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年11月11日