[發明專利]一種含復合支鏈的六自由度高速并聯機構

有效

• 申請號: 201911108279.4
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110815185B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 彭斌彬;管超超;張海洲
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明公開了一種含復合支鏈的六自由度高速并聯機構，包括靜平臺、動平臺、末端執行器、并聯在靜平臺和動平臺之間的三條主驅動支鏈；還包括第一副驅動支鏈、第二副驅動支鏈和第三副驅動支鏈；第二副驅動支鏈和第三副驅動支鏈分別設置在第二主驅動支鏈和第三主驅動支鏈上，構成兩條雙驅動的復合支鏈；動平臺的中間設置有一個垂直布置的轉動軸，轉動軸的下方設有虎克鉸，該轉動軸通過虎克鉸與末端執行器相連；所述的第一副驅動支鏈通過運動機構驅動該垂直布置的轉動軸做旋轉運動，再經過虎克鉸帶動末端執行器轉動；本發明可實現六自由度運動。

技術領域

本發明屬于工業機器人領域，特別是一種含復合支鏈的六自由度高速并聯機構。

背景技術

隨著并聯機器人的不斷發展，越來越多的復雜工業生產任務將會利用并聯機器人來完成，例如復雜曲面的加工和精密裝配等。傳統的少自由并聯機器人無法實現這些復雜的操作，因此六自由度并聯機器人的研究越來越成為熱點。

現有專利CN101712151B和CN107433574A公開的并聯機構均可實現三維平動和三維轉動。專利CN101712151B通過五個六自由度運動支鏈來實現動平臺的六自由度的運動，其中的四條周邊支鏈布置在動平臺的四周并與基座連接，第五條中央支鏈布置在動平臺中間并與基座連接；周邊支鏈只有一個關節為驅動支鏈，中央支鏈有兩個驅動關節。由于專利CN101712151B支鏈數較多，動平臺的運動需要五條支鏈協調運動才能完成，這將導致其工作空間較小，且各方向運動的耦合性較強。專利CN107433574A提出一種三支鏈的六自由度串并聯裝配機器人，該專利末端執行器的三個轉動通過附加在這三條支鏈上三條傳動支鏈來實現，使得該機器人機構的平移運動和旋轉運動具有很好的解耦特性，但是其控制末端執行器轉動的電機安裝在主動臂上，將增加主動臂的轉動慣量；另外動平臺內部裝有傳遞到末端執行器的齒輪傳動機構，這也將增加機器人的慣量，影響其動態性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含復合支鏈的六自由度高速并聯機構，以實現聯機構的三平移三轉動的六自由度運動。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種含復合支鏈的六自由度高速并聯機構，包括靜平臺、動平臺、末端執行器25、并聯在靜平臺和動平臺之間的第一主驅動支鏈、第二主驅動支鏈和第三主驅動支鏈；還包括與動平臺、末端執行器相連的第一副驅動支鏈、第二副驅動支鏈和第三副驅動支鏈；所述第二副驅動支鏈和第三副驅動支鏈分別設置在第二主驅動支鏈和第三主驅動支鏈上，構成兩條雙驅動的復合支鏈；動平臺的中間設置有一個垂直布置的轉動軸，該轉動軸可以繞垂直的軸線轉動，轉動軸的下方設有虎克鉸，該轉動軸通過虎克鉸與末端執行器相連；所述的第一副驅動支鏈驅動該垂直布置的轉動軸做旋轉運動，再經過虎克鉸帶動末端執行器轉動；

所述第一主驅動支鏈、第二主驅動支鏈和第三主驅動支鏈的結構相同，包括驅動電機、減速器、第一主動臂和從動臂組件；所述第一主動臂一端通過轉動副與靜平臺連接，另一端與從動臂組件相連；所述從動臂組件與動平臺相連；所述驅動電機、減速器固定在靜平臺上，所述驅動電機通過減速器驅動第一主動臂轉動并通過從動臂組件帶動與之相連的動平臺平移運動；

所述從動臂組件包括上連桿、下連桿以及并聯連接在上連桿和下連桿之間的兩根連接桿；所述兩根連接桿的兩端分別與上連桿和下連桿鉸接，形成四邊形機構；所述上連桿和下連桿的長度相等；兩根連接桿的長度相等；所述第一主動臂與上連桿中間相連，所述動平臺與從動臂組件中下連桿的中間相連；所述上連桿的軸線與第一主動臂轉動副軸線平行；

所述第二副驅動支鏈和第三副驅動支鏈的結構相同，包括驅動電機、減速器、第二主動臂、拉桿、第一連接件、從動桿、第二連接件、連桿和套環；所述第二副驅動支鏈和第三副驅動支鏈中的驅動電機和減速器固定在靜平臺上；所述第二主動臂一端通過轉動副與靜平臺連接，所述驅動電機通過減速器驅動第二主動臂；