[發明專利]一種六自由度柔順機構

有效

• 申請號: 202010080998.6
• 申請日: 2020-02-05
• 公開（公告）號: CN111216104B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 李丹;王攀峰;趙學滿;張博健;吳浩宇;謝偉立
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種六自由度柔順機構，包括底座、中間平臺和動平臺，底座與中間平臺之間設置有三組第一支鏈，中間平臺與動平臺之間設有有三組第二支鏈；第一支鏈和第二支鏈中均包括有柔性構件，底座、中間平臺及三組第一支鏈構成了具有確定柔度的二維轉動和一維上下運動的三自由度柔順機構；中間平臺、動平臺及三組第二支鏈構成了具有確定柔度的一維轉動和二維平動的三自由度柔順機構；從而使動平臺相對底座具有確定柔度的六自由度。本發明中利用剛性連桿、底座、動平臺組成具有確定自由度的機構，再利用柔性構件的阻尼作用形成具有高疲勞強度的六自由度柔順機構。位置、位姿的柔度獨立可控，在完成裝配的同時避免對機器人及所裝配的零件造成損傷。

技術領域

本發明涉及一種用于輔助機器人實現裝配的柔順機構，尤其涉及一種具有六自由度和確定柔度的柔順機構。

背景技術

根據目前裝配機器人的制造技術水平，機器人的末端的位置精度和位姿精度有限。而工業制造中的銷孔等裝配工序有不同的裝配形式及不同的精度要求。在不提高機器人制造和不增加反饋系統的前提下，通過在機器人末端添加恰約束柔順機構，達到在裝配時，對不正的情況下實現自適應裝配的目的。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提出一種用于輔助機器人實現裝配的六自由度柔順機構。該機構的位置、位姿的柔度獨立可控。可滿足不同裝配工況的裝配要求，在完成裝配的同時避免對機器人及所裝配的零件造成損傷。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種六自由度柔順機構，包括底座、中間平臺和動平臺，所述底座與所述中間平臺之間設置有三組結構相同的第一支鏈，所述中間平臺與所述動平臺之間設有有三組結構相同的第二支鏈；所述第一支鏈包括上連桿、下連桿和V形彈簧片，所述上連桿的上端與所述中間平臺通過球面副連接；所述下連桿的兩端分別通過轉動副與所述上連桿的下端和所述底座連接，所述V形彈簧片的兩端分別通過轉動副連接在所述下連桿與所述底座之間；所述第二支鏈包括前連桿、后連桿和弧形彈簧片，所述前連桿的兩端分別通過轉動副與所述后連桿的一端和所述動平臺連接，所述后連桿的另一端與所述中間平臺通過轉動副連接，所述弧形彈簧片的兩端分別通過轉動副分別與所述前連桿和所述后連桿連接；所述底座、中間平臺及三組第一支鏈構成了具有確定柔度的二維轉動和一維上下運動的三自由度柔順機構；所述中間平臺、動平臺及三組第二支鏈構成了具有確定柔度的一維轉動和二維平動的三自由度柔順機構；所述動平臺相對所述底座具有確定柔度的六自由度。

進一步講，本發明所述的六自由度柔順機構，其中，所述V形彈簧片的一端連接于所述下連桿，所述下連桿的下端連接于所述底座的上面，通過所述V形彈簧片的變形確定所述下連桿與所述底座之間的夾角。

所述弧形彈簧片的兩端連分別接于所述前連桿和所述后連桿，通過所述弧形彈簧片的變形確定所述動平臺與所述中間平臺之間的轉動角度和平動位移。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明具有的優點和積極效果是：利用剛性連桿、底座、動平臺等組成具有確定自由度的機構，再利用彈簧片的阻尼作用形成具有確定六自由度的柔順機構。該機構具有高的疲勞強度，有較大的工程價值。

附圖說明

圖1是本發明六自由度柔順機構的整體結構示意圖；

圖2是圖1中所示底座及三組第一支鏈的結構示意圖；

圖3是圖2中所示底座與其中一組第一支鏈的局部結構放大圖；

圖4是圖1中所示中間平臺、三組第二支鏈及動平臺的結構示意圖；

圖5是圖4中所示中間平臺、一組第二支鏈及動平臺的局部結構放大圖。

圖中：

1-底座 2a～2c-下連桿 3a～3c-上連桿