[發明專利]一種三轉動一移動廣義解耦并聯機器人機構

有效

• 申請號: 201710519631.8
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107116538B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 曾達幸;鄭旭;王華明;李明;樊明洲
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 13116 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)
• 代理人: 崔鳳英

一種三轉動一移動廣義解耦并聯機器人機構，它包括基座、動平臺以及連接基座和動平臺的四個分支，四個分支的一端均布在基座四周，其另一端呈正三角形均布在動平臺上，第一和第二分支為同一個連接點，其中第一和第二分支的一端通過移動副與基座連接，其另一端通過轉動副與動平臺連接，且第一和第二分支與動平臺相連的轉動副軸線重合，第三和第四分支的一端通過轉動副與基座連接，其另一端通過轉動副與動平臺連接；第一分支中的三個連桿、第二分支中的四個連桿、第三和第四方式中的五個連桿均通過轉動副連接。本發明的四個分支的組成各不相同，不同分支間完全解耦，且結構簡單、易于控制，能夠實現三個轉動和一個方向移動的完全解耦。

技術領域

本發明屬于機器人領域,特別涉及一種并聯機構。

背景技術

傳統并聯機構具有結構剛度好，承載能力大，累積誤差小等特點，使其在機器人、虛擬軸機床、微型機械手領域得到廣泛的應用。但由于強耦合性的存在使得并聯機構在構型設計、分析計算以及機構控制方面存在諸多困難，一定程度上限制了并聯機構的應用。

解耦最初是控制系統中所使用的一個概念，即采用某種結構或尋找合適的控制規律來消除系統中各控制回路之間的相互耦合關系，進而使得輸入與輸出之間保持一一對應關系，即每一個輸入僅控制一個輸出，而每一個輸出也僅受到唯一一個輸入信號的影響。雖然研究者已經發現并應用具有解耦性質的并聯機構，但是針對并聯機構解耦性的研究非常少，并聯機構的解耦研究還未形成系統的理論。經過對現有技術的搜索發現，公開號為CN105108734A的中國專利，公開了一種三轉一移完全各向同性并聯機器人機構，目的是提供一種一維移動和三維轉動四自由度運動輸入與輸出完全一一對應的并聯機構，機構包括結構不同的三個支鏈，且三個支鏈中四個驅動運動副分別為移動副(P11)、轉動副(Rz)、(R21)、(R32)，具有成本低、運動學和力傳遞性能良好等優點，可應用于并聯機器人、并聯機床、微動機器人等場合，但該機構僅含有三個分支，剛度較低，承載能力弱。總體來說，三轉動一移動并聯機器人機構以相互耦合的居多，而結構簡單、控制方便的三轉動一移動廣義解耦并聯機器人機構則仍不多見。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構組成簡單、控制方便、能夠實現三個轉動及一個移動的完全解耦的三轉動一移動廣義解耦并聯機器人機構。

本發明包括基座、動平臺以及連接基座和動平臺的四個分支，四個分支的一端均布在基座四周，其另一端呈正三角形均布在動平臺上，第一和第二分支為同一個連接點，初始狀態下三個轉動副軸線均垂直于基座，動平臺與基座平行；其中第一分支的一端通過移動副與基座連接，第一連桿的一端與第一移動副連接，第一連桿的另一端通過第一轉動副與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過第二轉動副與第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端通過第三轉動副與動平臺連接，其中第一移動副與第一轉動副軸線相垂直，第一轉動副、第二轉動副、第三轉動副的轉動軸線匯交于一點；

第二分支的一端通過第二移動副與基座連接，第四連桿的一端與第二移動副連接，第四連桿的另一端通過第四轉動副與第五連桿的一端連接，第五連桿的另一端通過第五轉動副與第六連桿的一端連接，第六連桿的另一端通過第六轉動副與第七連桿的一端連接，第七連桿的另一端通過第七轉動副與第八連桿的一端連接，第八連桿的另一端通過第八轉動副與動平臺連接，其中第八轉動副與第一分支中的第三轉動副軸線重合，其中第二移動副與第四、第八轉動副軸線垂直，且與第五、第六、第七轉動副的軸線相平行；

第三分支的一端通過第九轉動副與基座連接，第九連桿的一端與第九轉動副連接，第九連桿的另一端以及第十、第十一、第十二、第十三連桿依次通過第十、第十一、第十二、第十三轉動副連接，第十三連桿的另一端通過第十四轉動副與動平臺連接，其中第九、第十轉動副軸線平行,第十一轉動副與第十轉動副的軸線垂直，第十二、第十三、第十四轉動副軸線平行；