[發(fā)明專利]一種三轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機構(gòu)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810299639.2
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108656078A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎建軍;趙凱;王斌銳;陳迪劍;齊強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學(xué)
• 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

本發(fā)明公開了一種三轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機構(gòu)，包括動平臺和定平臺；包括連接在定平臺與動平臺之間的四條結(jié)構(gòu)相同的非約束支鏈和一條約束支鏈；約束支鏈約束動平臺在X軸和Y軸方向的移動。該技術(shù)方案通過一簡單地在非約束支鏈連接的六自由度并聯(lián)機構(gòu)中通過設(shè)置一約束支鏈對X、Y軸方向的移動自由度進行約束，實現(xiàn)了在X、Y、Z三個方向的轉(zhuǎn)動和Z軸方向的移動。另外，當該三轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用于人工耳蝸植入裝置時，通過在動平臺上添加人工耳蝸植入裝置實現(xiàn)X或Y方向的一個移動自由度，則可實現(xiàn)醫(yī)療手術(shù)中三轉(zhuǎn)二移并聯(lián)機構(gòu)。有效解決了現(xiàn)有并聯(lián)機構(gòu)不能滿足醫(yī)療手術(shù)機器人需求的問題。本技術(shù)方案具有結(jié)構(gòu)簡單，易于控制和實施，便于普及推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種少自由度并聯(lián)機器人，特別是涉及一種三轉(zhuǎn)一移四自由度的并聯(lián)機構(gòu)。

背景技術(shù)

并聯(lián)機器人具有定位精度高、負載能力強、剛度大、結(jié)構(gòu)緊湊、容易控制等優(yōu)點，廣泛的應(yīng)用于模擬運動、對接運動以及承載運動等領(lǐng)域。

少自由度并聯(lián)機器人具有機構(gòu)復(fù)雜度低、運動學(xué)和動力學(xué)模型簡單等優(yōu)點，可以與串聯(lián)機器人進行優(yōu)勢互補設(shè)計出更加靈活的機械結(jié)構(gòu)。近年來，少自由度并聯(lián)機器人的研究成為熱點。少自由度并聯(lián)機構(gòu)是自由度少于6的并聯(lián)機構(gòu)，可以應(yīng)用于許多適用并聯(lián)機構(gòu)的操作，但不需要全部的6個自由度的工作任務(wù)。與六自由度并聯(lián)機構(gòu)相比，少自由度并聯(lián)機器人具有的驅(qū)動件少、構(gòu)件少、控制簡單方便，成本低廉。同時可有效減少過多機構(gòu)帶來的約束性，使機構(gòu)更加靈活可靠。

現(xiàn)有技術(shù)中的少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)很少有實現(xiàn)在空間中繞X,Y,Z軸的旋轉(zhuǎn)以及沿Z軸平移這四個自由度。該四自由度并聯(lián)機器人可用于醫(yī)療中的微手術(shù)領(lǐng)域，如人工耳蝸植入手術(shù)，以及在四足仿生機器人領(lǐng)域中用于四足機器人的主動脊椎。如公告號為CN203092560U的中國實用新型專利公開了一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度無過約束非對稱并聯(lián)機構(gòu)，其包括動平臺、機架以及連接它們的三個分支，其中第一分支中的球副與機架連接，轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，球副與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副連接，其中移動副軸線與轉(zhuǎn)動副軸線垂直；第二分支中的萬向鉸與機架連接，轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，萬向鉸與轉(zhuǎn)動副之間通過移動副連接，其中轉(zhuǎn)動副軸線既平行于萬向餃的第二轉(zhuǎn)動副軸線，又垂直于移動副軸線；第三分支中的萬向鉸與機架連接、球副與動平臺連接，萬向鉸與球副之間通過移動副連接，其中移動副軸線垂直于萬向鉸的第二轉(zhuǎn)動副軸線；上述第一分支中轉(zhuǎn)動副軸線與第二分支中轉(zhuǎn)動副軸線不平行。再如公開號為CN105936044A的中國發(fā)明專利申請公開了一種完全解耦式兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，其包括定平臺、動平臺以及連接這兩個平臺的三條支鏈，第一支鏈上、F連桿分別通過虎克鉸和轉(zhuǎn)動副與動平臺和定平臺連接，第二支鏈上、F連桿通過球副和虎克鉸與動平臺和定平臺連接，第三支鏈上、F連桿均通過轉(zhuǎn)動副與動平臺和定平臺連接，這三個支鏈的上、F連桿均通過移動副連接，所述第三支鏈連接動平臺的轉(zhuǎn)動副軸線與第一支鏈中虎克勻鉸連接動平臺的軸線重合，第三支鏈連接定平臺的轉(zhuǎn)動副軸線平行于第一支鏈轉(zhuǎn)動副軸線，且與第二支鏈中虎克鉸接定平臺的軸線重合。上述這些現(xiàn)有技術(shù)所公開的少自由度并聯(lián)機構(gòu)均通過各支鏈與動平臺或定平臺的連接相互制約實現(xiàn)自由度的約束，該方式使得控制變得復(fù)雜，且均為兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機構(gòu)，不能滿足醫(yī)療中的微手術(shù)應(yīng)用，如人工耳蝸植入手術(shù)。該手術(shù)用機器人需要至少四個自由度的并聯(lián)機構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種三轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機構(gòu)，其通過一簡單地在非約束支鏈連接的六自由度并聯(lián)機構(gòu)中通過設(shè)置一約束支鏈對X、Y軸方向的移動自由度進行約束，實現(xiàn)了在X、Y、Z三個方向的轉(zhuǎn)動和Z軸方向的移動。另外，當該三轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)用于人工耳蝸植入裝置(手術(shù))時，通過在動平臺上添加人工耳蝸植入夾具實現(xiàn)X或Y方向的一個移動自由度，則可實現(xiàn)醫(yī)療手術(shù)中三轉(zhuǎn)二移并聯(lián)機構(gòu)。有效解決了現(xiàn)有并聯(lián)機構(gòu)不能滿足醫(yī)療手術(shù)機器人需求的問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。