[發明專利]一種二維平動二維轉動的四自由度并聯機器人機構

無效

• 申請號: 201110375371.4
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN102398264A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 孫煒;張憲民;王念峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于機器人機構領域，尤其涉及一種二維平動二維轉動的四自由度并聯機器人機構。

背景技術

固定平臺與運動平臺之間由兩個或兩個以上的運動鏈相連，機構具有兩個或兩個以上自由度，且驅動至少分布在兩個或兩個以上分支運動鏈上的機構稱為并聯機構。聯機器人相對串聯機器人而言，具有剛度大、承載能力強、位置誤差不累積、精度高、自重負荷比小、動力性能好等一系列優點。基于并聯機構的各種裝備成為傳統串聯裝備的一個重要補充，在許多領域發揮重要作用。目前，并聯機器人主要應用于醫用外科設備、移動機器人、運動模擬、機械制造、自動化裝配、精密加工與測量、微電子制造及娛樂行業等領域，如飛行模擬器、虛擬軸機床、坐標測量機、微動機器人、機器人用力與力矩傳感器、步行器及爬壁機器人腿以及大型礦山機械等。

少自由度并聯機器人機構具有結構形式簡單、作業空間大、運動學動力學設計簡單、運動解耦容易、對機械元件的制造及控制精度要求較低等優點，愈加受到人們的青睞。少自由度并聯機器人機構也是國際上機器人學研究的熱點之一，據應用要求構造出具有良好性能的少自由度并聯機器人，是并聯機器人機構中的一項重要任務。目前對少自由度并聯機器人機構類型提出較多的是三自由度并聯機器人機構，而四自由度并聯機器人機構依然不多。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二維平動二維轉動的四自由度并聯機器人機構，它把空間的移動和轉動有機結合起來，具有精度和剛度高、慣性小、高動態性能、工作空間較大、具有優勢運動方向、運動學正解和反解簡單等優點。

本發明的目的通過如下技術方案實現：一種二維平動二維轉動的四自由度并聯機器人機構，包括定平臺1、動平臺2、分支一5、分支二6、分支三7、分支四8，定平臺1通過四個分支分別與動平臺2連接，所述定平臺1上固定有導軌一3與導軌二4，分支一5、分支二6的上端通過同一個復合球鉸12安裝在動平臺2的下側，下端分別通過一個由轉動副13與移動副9固聯構成的復合運動副安裝在導軌一3上；分支三7、分支四8的上端分別通過一個球鉸11安裝在動平臺2的下側，其下端分別通過一個由虎克鉸10與移動副9固聯構成的復合運動副安裝在導軌二4的兩個分段上。

所述導軌一3與導軌二4互相垂直，且導軌二4在與導軌一3相交處斷開，形成兩個分段。

所述的分支一5、分支二6、分支三7、分支四8的桿長度均為固定值。

所述每個分支的移動副10是本機構的主動輸入端。

本發明具有如下優點和有益效果：

1、本發明的二維平動二維轉動的四自由度并聯機器人機構與傳統串聯機構相比，具有高精度、高剛度、低慣性、高動態性能的優點；

2、本發明的二維平動二維轉動的四自由度并聯機器人機構運動學正解、反解簡單，正解具有解析解；

3、本發明把空間的轉動和移動有機結合，具有明確的運動形式，即兩個移動，兩個轉動；

4、本發明采用外副驅動結構，作業空間與機構體積比較大、機械結構簡單、標準化強、工藝性比較好；

5、本發明采用定尺寸桿，很大程度上減少了熱效應的影響，降低了進行受熱補償的難度。

附圖說明

圖1是本發明的四自由度并聯機器人機構的結構示意圖。

圖中：1--定平臺、2--動平臺、3--導軌一、4--導軌二、5--分支一、6--分支二、7--分支三、8--分支四、9--移動副、10--虎克鉸、11--球鉸、12--復合球鉸、13--轉動副。

具體實施方式

為更好理解本發明，下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明，但是本發明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1所示，本發明的二維平動二維轉動的四自由度并聯機器人機構，包括定平臺1、動平臺2、分支一5、分支二6、分支三7、分支四8，定平臺1通過四個分支分別與動平臺2連接，所述定平臺1上固定有導軌一3與導軌二4，分支一5、分支二6的上端通過同一個復合球鉸12安裝在動平臺2的下側，下端分別通過一個由轉動副13與移動副9固聯構成的復合運動副安裝在導軌一3上；分支三7、分支四8的上端分別通過一個球鉸11安裝在動平臺2的下側，其下端分別通過一個由虎克鉸10與移動副9固聯構成的復合運動副安裝在導軌二4的兩個分段上。

上述導軌一3與導軌二4互相垂直，導軌二4在與導軌一3相交處斷開。分支一5、分支二6、分支三7、分支四8的桿長度均為固定值。分支一5和分支二6共用一條導軌一3，分支一5、分支二6的上端通過同一個復合球鉸12與動平臺2相連，可增強機構整體的剛度。