[發明專利]一種1T&(1T2R)&1R完全各向同性混聯機器人機構

無效

• 申請號: 201510257145.4
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN104875193A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 曹毅;秦友蕾;陳海;單春成;李保坤
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明屬于機器人領域，特別涉及一種完全各向同性兩移動三轉動混聯機器人機構。

背景技術

并聯機器人機構是由多條支鏈的組成的一種閉環結構，故其具有剛性好、精度高、響應速度快等優點如在工業中廣泛使用的Delta三移動并聯機器人和Stewart六自由度并聯機器人，然而相對串聯機器人卻存在運動空間小這一缺陷。于是人們將串聯機構和并聯機構結合起來，取長補短，進而得到了混聯機器人。因此混聯機構在工業機器人、數控機床、醫用機器人以及服務機器人等領域具有廣泛的應用。

目前混聯機器人機構大多采用的是在并聯機構串接一個串聯機構形式，如中國發明專利文獻CN101966500A、CN101966502A、CN103909518A、CN103624774A，然而大多存在的混聯機構基本上是實現三維移動和二維轉動功能。對于實現兩移動三轉動的研究較少。然而并聯機構的研究是混聯機構創新的源泉，經檢索發現對于1T2R型解耦并聯機構的研究取得了一定的進展如中國專利文獻CN103302661A，但是該機構的3個主動驅動位于兩條支鏈，且含有一條六自由度支鏈，機構的運動慣性較大，且不具有完全各向同性的性能。因此需要一種新的技術方法解決上述問題。

發明內容

本發明針對現有技術的空缺及不足，提供一種1T&(1T2R)&1R完全各向同性混聯機器人機構，該機構在實現末端兩維移動三維轉動五自由度運動輸出的同時還能具有完全各向同性及完全解耦的性能。

該機構主要由靜平臺、底平臺和上平臺以及連接兩平臺之間三條支鏈的(1T2R)并聯機構、機構末端及連接它們之間的運動副組成。其中：靜平臺由移動副1T與底平臺連接，支鏈一是由一個移動副和兩個軸線垂直的轉動副及連桿組成，支鏈二依次由一個轉動副一個移動副和三軸線平行的轉動副和連桿連接組成。支鏈三是由一個轉動副一個移動副和三軸線平行的轉動副及連桿構成，

支鏈一中，第一個連桿的一端通過移動副與底平臺連接，該連桿的另一端通過移動副與第二個連桿連接，該連桿另一端通過虎克鉸與上平臺連接，其中移動副平行于底平臺，虎克鉸中一個轉動副軸線垂直于底平臺；

支鏈二中，第一個連桿通過軸線平行于底平臺的轉動副與底平臺連接，連桿另一端通過移動副與第二個連桿連接，第二個連桿另一端通過轉動副與第三個連桿連接，該連桿的另一端通過轉動副與第四個連桿連接，該連桿另一端通過軸線垂直于上平臺的轉動副與上平臺連接，其中第一個連桿兩端的運動副中心線方向相互垂直，第三、四個連桿兩端的轉動副軸線相互平行；

支鏈三中第一個連桿通過軸線垂直于底平臺的轉動副與底平臺連接，連桿另一端通過移動副與第二個連桿連接，連桿另一端轉動副與第三個連桿連接，連桿的另一端通過轉動副與第四個連桿連接，該連桿的另一端通過轉動副與上平臺連接，其中第一個連桿兩端的運動副中心線相互垂直，第二個連桿兩端運動副中心線相互平行，第三、四連桿兩端的轉動副軸線相互平行；

靜平臺連接的移動副和支鏈一移動副方向相互垂直且都平行于定平面，與機構末端連接的轉動副軸線和支鏈一中虎克鉸轉動軸心交于一點。上述支鏈二中第二個連桿兩端的運動副可以用圓柱副代替，支鏈三中第二個連桿兩端的移動副和轉動副可以用圓柱副代替。靜平臺連接的移動副為主動副，底平臺連接的三個轉動副為上動副，機構末端連接的轉動副為主動副。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、該混聯機構屬于在并聯結構基礎上串接運動副的結構形式，結構較為簡單且運動副為簡單副，成本低且易于裝配；

2、各支鏈中各含有一個主動副且位于平臺上降低了運動慣性，具有良好的運動特性；

3、該機構末端運動雅克比矩陣為5×5單位矩陣，具有完全各向同性且完全解耦，實現了兩移動三轉動五自由度運動輸入輸出間一對一的控制關系，在機構轉動的同時不產生伴隨移動，且具有良好的力學傳遞性能。

附圖說明

圖1是本發明的立體示意簡圖。

圖2是整體示意結構簡圖。

具體實施方式