[發明專利]一種剛柔耦合三轉動并聯機器人

有效

• 申請號: 202010169685.8
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111251278B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 趙永杰;苑飛飛;盧新建;謝偉凱;張興偉
• 申請（專利權）人: 廣東省智行機器人科技有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 顧思妍;梁瑩

本發明提供一種剛柔耦合三轉動并聯機器人，包括動平臺、靜平臺、中心定長支鏈、三個帶有驅動繩索的繩索驅動裝置、彈簧補償裝置以及鉸接件；中心定長支鏈一端與靜平臺固定連接，另一端與動平臺鉸接；動平臺開設有三個凹槽，彈簧補償裝置設置在凹槽內，鉸接件設置在動平臺底部并與凹槽的兩個端部對應；繩索驅動裝置設置在靜平臺上；每個繩索驅動裝置中，驅動繩索的兩端分別穿過鉸接件與彈簧補償裝置的兩端連接，使得驅動繩索與彈簧補償裝置組成一個閉環結構，實現三個繩索驅動裝置分別驅動三組驅動繩索控制動平臺轉動。本發明使得動平臺繞三個方向轉動時具有柔性好、慣性小以及減小振動與沖擊的優點，從而實現并聯機器人的穩定定位。

技術領域

本發明涉及并聯機器人技術領域，更具體地說，涉及一種剛柔耦合三轉動并聯機器人。

背景技術

并聯機器人可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯方式驅動的一種閉環機構。它的特點是所有分支機構可同時接受驅動器輸入，而最終共同給出輸出，在機構學上屬于多路閉環機械系統。并聯機器人是近年來發展起來的一種有著廣闊應用前景的新型制造裝備，其具有三個轉動自由度的并聯機構可應用到定位裝置、機床附件等領域具有廣闊的應用前景，眾多學者對該類機構進行了研究。

現有的并聯機器人一般包括定平臺、動平臺以及連接定平臺與動平臺之間的并聯結構分支。該并聯機器人能夠通過簡單控制實現三轉動運動輸出。該機構能夠通過簡單控制實現轉動運動的輸出，但是在動平臺運動過程中容易出現慣性大和振動沖擊大的問題，無法實現動平臺剛柔耦合的轉動運動。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種剛柔耦合三轉動并聯機器人，該并聯機器人使得動平臺繞三個方向轉動時具有柔性好、慣性小以及減小振動與沖擊的優點，從而實現并聯機器人的穩定定位。

為了達到上述目的，本發明通過下述技術方案予以實現：一種剛柔耦合三轉動并聯機器人，其特征在于：包括動平臺、靜平臺、中心定長支鏈、三個帶有驅動繩索的繩索驅動裝置、用于防止驅動繩索長度不足使得動平臺運動受限制的彈簧補償裝置以及若干個鉸接件；所述中心定長支鏈一端與靜平臺固定連接，另一端與動平臺鉸接；所述動平臺開設有三個凹槽，彈簧補償裝置設置在凹槽內，鉸接件設置在動平臺底部并與凹槽的兩個端部對應；所述彈簧補償裝置的數量與繩索驅動裝置的數量相等，繩索驅動裝置設置在靜平臺上；每個繩索驅動裝置中，所述驅動繩索的兩端分別穿過鉸接件與彈簧補償裝置的兩端連接，使得驅動繩索與彈簧補償裝置組成一個閉環結構，實現三個繩索驅動裝置分別驅動三組驅動繩索控制動平臺運動。

在上述方案中，本發明通過三個繩索驅動裝置分別驅動三組驅動繩索控制動平臺三維轉動。本發明特別增加了彈簧補償裝置，其作用可防止因驅動繩索長度不足造成動平臺運動受限而卡死，由于動平臺三個方向的轉動存在相互耦合，所以驅動繩索的兩端并不完全遵循等量伸長或者等量縮短，本發明增加彈簧補償裝置保證動平臺在運動過程中驅動繩索始終處于拉緊狀態，避免驅動繩索虛牽造成動平臺運動失效。在工作過程中，本發明的繩索驅動裝置、彈簧補償裝置和中心定長支鏈構成剛柔耦合的機械系統，因此，該并聯機器人使得動平臺繞三個方向轉動時具有柔性好、慣性小以及減小振動與沖擊的優點，從而實現并聯機器人的穩定定位。

所述繩索驅動裝置位于凹槽一端端部的正下方；在動平臺位于水平位置時，每組驅動繩索中，與彈簧補償裝置的一端連接的部分是垂直狀態，與彈簧補償裝置的另一端連接的部分是傾斜狀態。本發明每個繩索驅動裝置對應一條凹槽，該凹槽中的彈簧補償裝置與該繩索驅動裝置的驅動繩索組成一個閉環結構。

每個所述繩索驅動裝置還包括設置在靜平臺上的電機和繩輪；所述繩輪與電機連接，并位于凹槽一端端部的正下方；所述驅動繩索通過繩輪與電機連接。

所述中心定長支鏈位于靜平臺的中部；三個繩索驅動裝置圍繞中心定長支鏈設置，并均勻分布在靜平臺上。

每個所述凹槽的兩端均開設有連接孔；所述驅動繩索的兩端分別依次穿過鉸接件和連接孔，與彈簧補償裝置的兩端連接。