[實用新型]一種具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構

有效

• 申請號: 201520767065.9
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN204976634U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 張彥斌;趙浥夫;王文勝;彭建軍;韓建海;吳鑫;王增輝;丁丁
• 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: 陳曉輝

技術領域

本實用新型涉及工業機器人機構領域，特別是涉及到了一種具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構。

背景技術

并聯機構，又稱并聯機器人，是近年來機構學和機器人領域研究的熱點之一。由于具有剛度大、承載能力強、誤差累計小、動態性能好、結構緊湊等優點，并聯機構近年來被廣泛應用于眾多技術領域。

并聯機器人分為六自由度機器人和少自由度并聯機器人。少自由度并聯機器人相對于傳統的串聯式機構而言并聯機構具有結構簡單、控制較為容易、制造成本低等特點。目前，已有不少學者設計出多種三自由度一維移動二維轉動并聯機器人，例如公布號為CN102909569A、公布日為2013年2月6日的中國專利中公開的一種1T2R三自由度空間并聯機構，公布號為CN102360160A、公布日為2012年2月22日的中國專利公開的一種2R1T三自由度空間柔性精密定位平臺，公布號為CN102626919A、公布日為2012年8月8日的中國專利公開的無匯交軸線的對稱兩轉動以移動并聯機構以及公布號為CN104029195A、公布號日為2014年9月10日的中國專利公開的一種兩轉動一移動過約束并聯機構等都記載了于少自由度并聯機構有關的內容，但這些機構都有強運動耦合性。對于一般的并聯機構，因其運動耦合性都強，導致運動學解有多組，從而使得在軌跡規劃和控制設計方面困難。而具有完全解耦的三自由度并聯機構是少自由度并聯機器人中非常重要的一類，可適用于工業機器人、醫療機器人和微操作器等領域。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構，以解決現有少自由度并聯機構的解耦性差的問題。

為了解決上述問題，本實用新型的具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構采用以下技術方案：具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構，包括靜平臺、動平臺和連接在動、靜平臺之間的兩條分支運動鏈，兩條分支運動鏈中的一條為單開鏈，另一條為混合鏈；混合鏈包括一個空間閉合回路和與之至串聯的第七轉動副，空間閉合回路包括第一子分支和第二子分支，第一子分支包括自靜平臺開始依次連接的第三轉動副、第四萬向鉸、第五移動副和第六萬向鉸，第四萬向鉸中與第三轉動副相鄰部分的轉動軸線與第三轉動副的轉動軸線相互垂直，另一轉動軸線與第六萬向鉸中第五移動副相連的轉動軸線相互平行，第四萬向鉸和第六萬向鉸中的其他兩個軸線相互平行，第二子分支包括從靜平臺開始依次串聯的第一移動副和第二轉動副，第一移動副的軸線與第二轉動副的軸線相互垂直，第一移動副和第三轉動副分別為主動副，所述第一子分支、第二子分支通過第七轉動副與動平臺相連，且第二轉動副與第七轉動副軸線相互垂直；單開鏈包括從靜平臺到動平臺依次串聯的第八移動副、第九萬向鉸、第十移動副及第十一萬向鉸，其中第八移動副，第九萬向鉸中與第十移動副相連的軸線和第十一萬向鉸中與第十移動副相連的軸線相互平行且垂直于第十移動副，第九萬向鉸中與第八移動副相連的軸線與第十一萬向鉸的靠近動平臺的部分的軸線在同一平面內且延長線交叉且相互垂直，同時垂直于第八移動副的軸線，第十一萬向鉸中與動平臺連接的軸線平行于同與動平臺相連的第七轉動副的轉動軸線，第八移動副為主動副。

所述第八移動副的空間位置高于第三轉動副和第一移動副。

本實用新型的具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構采用一個單開鏈和一個混合鏈將動、靜平臺連接，在工作過程中，當驅動第一移動副、第八移動副和第三轉動副時，所述動平臺可以實現空間兩維轉動一維移動輸出。機構的雅可比矩陣為3×3對角陣，故動平臺的輸出與主動輸入呈一一對應關系。動平臺的一個運動輸出只需一個驅動器輸入控制，大大減少了各運動鏈之間的影響，解決了并聯機器人解耦性差控制設計困難的問題。

附圖說明

圖1是具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構的實施例的原理圖；

圖2是具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構的實施例的結構示意圖。

具體實施方式

具有兩轉一移三自由度的非對稱并聯機器人機構的實施例，如圖1所示，該機構包括靜平臺9、動平臺10以及連接靜平臺9和動平臺10的混合鏈和單開鏈。動平臺10采用臺面板。

混合鏈由一個空間閉合回路結構和第七轉動副R7串聯構成，所述空間閉合回路結構有第一子分支和第二子分支組成。