[發明專利]一種具有可重構調節裝置的新型五自由度混聯機構

有效

• 申請號: 201810575480.2
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108890619B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 楊會;房海蓉;方躍法
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

本發明屬于混聯機器人加工技術領域，涉及一種具有可重構調節裝置的新型五自由度混聯機構，包括可重構調節裝置、五條同結構的PUS主動運動支鏈、中間PRPU被動運動支鏈和動平臺。其中可重構調節裝置包括五條同結構的PRR主動運動支鏈和中間平臺。主要通過可重構調節裝置的結構傾角，實現所述新型五自由度混聯機構的可重構特性；主要通過PUS主動運動支鏈和中間PRPU被動運動支鏈連接中間平臺與動平臺，末端動平臺能夠實現三維移動和兩維轉動，混聯機構整體具有沿Z軸的較大移動行程。本發明兼具串聯機構和并聯機構的優點，具有大工作空間、高剛度、結構對稱性好、運動靈活性好、承載能力強等優點，適用于航空航天、船舶以及軍工等領域大型復雜結構組件的加工。

技術領域

本發明屬于混聯機器人加工技術領域，具體涉及一種具有可重構調節裝置的新型五自由度混聯機構，特別適用于大工作空間、高剛度等加工要求的場合。

背景技術

傳統的串聯機構因其工作空間大、操作靈活、響應速度快等優點在工業生產方面得到了廣泛的應用，但因其結構為串聯開鏈，其末端操作器容易產生累積誤差，降低了運動精度和機構的整體剛度；而對于并聯機構，其具有高剛度、高精度、高承載能力、誤差累積小、易于實現高速加工等優點，但同時并聯機構也存在工作空間小的缺點。然而，針對目前大型復雜結構組件大工作空間以及高剛度的加工要求，單一的串聯機構或并聯機構均不能滿足其加工要求。因此，基于串聯機構和并聯機構優缺點互補的關系，具有兩者優點的串并混聯機構是實現大型復雜結構組件加工的理想機構。

發明內容

本發明提出一種具有可重構調節裝置的五自由度混聯機構，使其充分結合串聯機構和并聯機構的特點，并通過可重構調節裝置和被動支鏈的引入，使該機構不僅沿Z軸具有較大的移動工作空間，同時也具有較高的剛度特性。通過與大型精密龍門導軌串聯，可實現大型復雜結構組件大工作空間和高剛度的加工，特別適用于航空航天、船舶以及軍工等領域大型復雜結構組件的加工，具有廣闊的工程應用前景。

本發明采用的技術方案為：

一種具有可重構調節裝置的新型五自由度混聯機構，包括可重構調節裝置、五條結構相同的PUS主動運動支鏈1-4、中間PRPU被動運動支鏈1-5和動平臺1-6；

所述可重構調節裝置位于所述新型五自由度混聯機構的上部，所述動平臺1-6位于所述新型五自由度混聯機構的下部，所述中間PRPU被動運動支鏈1-5位于動平臺1-6的上方，所述五條結構相同的PUS主動運動支鏈1-4分布在中間PRPU被動運動支鏈1-5的周圍；

所述可重構調節裝置包括定平臺1-1、五條結構相同的PRR主動運動支鏈1-2和中間平臺1-3；

所述定平臺1-1位于可重構調節裝置的上部，所述五條結構相同的PRR主動運動支鏈1-2均勻分布在定平臺1-1側下方的周圍，PRR主動運動支鏈1-2的下端通過第二R副與中間平臺1-3相連；所述五條PUS主動運動支鏈1-4的上端通過第二P副分別與所述五條PRR主動運動支鏈1-2相連，下端通過S副與動平臺1-6相連；所述中間PRPU被動運動支鏈1-5的上端通過第三P副與中間平臺1-3相連，下端與動平臺1-6相連；

所述可重構調節裝置還包括中心錐齒輪1-2-4和五個小錐齒輪1-2-5，所述中心錐齒輪1-2-4位于定平臺1-1的下方，并與定平臺1-1的中心相連；所述五個小錐齒輪1-2-5均勻分布在所述中心錐齒輪1-2-4的周圍，并與中心錐齒輪1-2-4嚙合；所述五個小錐齒輪1-2-5分別與五條PRR主動運動支鏈1-2連接，其中P副為移動副，S副為球面副。

在上述技術方案的基礎上，所述PRR主動運動支鏈1-2包括水平支撐導軌1-2-1、兩個導桿1-2-3、絲杠1-2-2、R副滑塊1-2-6和PRR支鏈連桿1-2-7；