[發(fā)明專利]一種完全各向同性三自由度空間并聯機器人機構

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010250918.3
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN101927491A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 張彥斌;何曉玲;王慧萍;吳鑫;王燕霜;張樹乾
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)機器人領域的二移動一轉動完全各向同性三自由度空間并聯機器人機構。

背景技術

并聯機器人機構一般由動平臺、定平臺和若干條分支（一般2-6條）組成。相對于傳統的串聯機構，并聯機構具有承載能力強、精度高、剛度大、速度響應快和自重負荷比小等優(yōu)點。但對于一般的并聯機器人機構，其運動學耦合性都很強，如著名的6自由度?Steward并聯機構，該機構的運動學解有40組；再如3自由度移動Delta并聯機構，該機構由12個球副、3個轉動副和14個桿件組成，結構較為復雜，運動學解有16組。后來，Tsai在Delta機構的基礎上設計了一種新型三維移動并聯機構（美國專利，No.5656905，公開日為1997.08.12），雖然結構相對與前者簡單，但是其運動學求解為八次。機構運動學耦合性越強，運動學解相對越多，而其工作空間相對于機構的體積則越小，且使得機構軌跡規(guī)劃和精度控制設計越難。

我國不少學者也構造了不少新型二移動一轉動空間并聯機構，并申請了國家發(fā)明專利。如專利號200410064955.X（發(fā)明名稱：用于虛軸數控機床及機器人的兩移動一轉動并聯機構，申請日：2004.10.14，公開日：2005.03.02，公開號：CN1156805A），該機構雖然具有部分解耦性，但其結構還是較為復雜，且其中一種方案中含有難以實現高精度加工的球鉸。因此，設計結構簡單、運動學解耦性好且運動性能高的并聯機構已成為該領域研究的新課題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種完全各向同性三自由度空間并聯機器人機構，用以解決現有技術中結構較為復雜，部分零件難以實現高精度加工的問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供一種方案是：一種完全各向同性三自由度空間并聯機器人機構，該機構由靜平臺、動平臺以及聯接靜平臺和動平臺的三條支路組成；從靜平臺到動平臺之間，第一支路是由第一移動副、與第一移動副垂直的第二移動副、與第二移動副平行的第一轉動副順序串聯而成，第一移動副與第二移動副之間、第二移動副與第一轉動副之間分別通過第二構件、第三構件連接；第二支路是由第三移動副、第四轉動副、第五轉動副、第三轉動副順序串聯而成，上述四個運動副軸線相互平行，第三移動副與第四轉動副之間、第四轉動副與第五轉動副之間、第五轉動副與第三轉動副之間分別通過第八構件、第九構件、第十構件連接；第三支路是由第二轉動副、第一虎克鉸、第六轉動副、第二虎克鉸順序連接而成，第二轉動副與第一虎克鉸之間、第一虎克鉸與第六轉動副之間、第六轉動副與第二虎克鉸之間分別通過第四構件、第五構件、第六構件連接，其中，第一虎克鉸中與第二轉動副相連的轉軸軸線與第二虎克鉸中與動平臺相連軸線平行，而兩虎克鉸的其他轉軸則與第六轉動副平行，且第二轉動副不與該支路中其他運動副的轉軸平行；位于靜平臺上的第一移動副與第三移動副垂直、第三移動副與第二轉動副平行，位于動平臺上的第一轉動副軸線，與第三轉動副軸線重合，而與第二虎克鉸中與動平臺相連的轉軸軸線垂直。

為實現上述目的，本發(fā)明提供另一種方案是：一種完全各向同性三自由度空間并聯機器人機構，該機構由靜平臺、動平臺以及聯接靜平臺和動平臺的兩條支路組成；第一條支路由一個復合鉸與兩條子分支串聯而成，復合鉸安裝在動平臺上，第一條子分支是由第一移動副、與第一移動副垂直的第二移動副順序串聯構成，第二移動副和與之平行的復合鉸相連，第一移動副與第二移動副之間、第二移動副與復合鉸之間分別通過第二構件、第三構件連接；第二條子分支是由第一圓柱副、第四轉動副順序串聯而成，上述兩個運動副與復合鉸軸線相互平行，第一圓柱副與第四轉動副之間通過第八構件連接，第四轉動副與復合鉸通過第九構件連接；第二支路是由第二轉動副、第一虎克鉸、第六轉動副、第二虎克鉸順序連接而成，第二轉動副與第一虎克鉸之間、第一虎克鉸與第六轉動副之間、第六轉動副與第二虎克鉸之間分別通過第四構件、第五構件、第六構件連接，其中，第一虎克鉸中與第二轉動副相連的轉軸軸線與第二虎克鉸中與動平臺相連軸線平行，而兩虎克鉸的其他轉軸則與第六轉動副平行，且第二轉動副不與該支路中其他運動副的轉軸平行；位于靜平臺上的第一移動副與第一圓柱副轉動軸線垂直、第一圓柱副轉軸與第二轉動副平行，位于動平臺上的復合鉸軸線與第二虎克鉸中與動平臺相連的轉軸軸線垂直。