[發明專利]一種含雙轉動副的單層三段導軌式平面機器人

在審

• 申請號: 202110037698.4
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112720419A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 宮金良;王偉;張彥斐;蘭玉彬
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J5/02;B25J19/00
• 代理公司: 濟南格源知識產權代理有限公司 37306
• 代理人: 尚久恒

一種含雙轉動副的單層三段導軌式平面機器人，包括固定平臺、運動平臺和連接于固定平臺與運動平臺之間的三條結構相同的支鏈，所述固定平臺上設置有三段平面曲線導軌，每條支鏈均包括滑塊、連接桿Ⅰ以及連接桿Ⅱ，所述滑塊與平面曲線導軌Ⅰ滑動連接，所述滑塊通過轉動副Ⅰ與連接桿Ⅰ連接，所述連接桿的通過轉動副Ⅱ與連接桿Ⅱ連接，所述連接桿Ⅱ的另一端與運動平臺固定連接；三個轉動副Ⅰ的軸線互相平行，且均垂直于滑塊相對于平面曲線導軌的運動平面；三個轉動副Ⅱ的軸線互相平行，且均垂直于滑塊相對于平面曲線導軌的運動平面；三個轉動副Ⅰ為主驅動關節或者三個滑塊為原動件；三段平面曲線導軌為不同圓心的弧形導軌。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體是一種含雙轉動副的單層三段導軌式平面機器人。

背景技術

并聯機器人具有剛度大、承載能力大、精度高、運動負荷小、反解容易等特點，因此在運動模擬器、虛擬軸機床、體感模擬機、醫療設備、農業作業機器人等方面都有廣泛的應用。

對于三自由度機器人的研究，很多學者做了大量的工作。余躍慶基于3-RRR并聯機器人提出了一種具有3個柔性鉸鏈的平面并聯機器人實驗裝置，該裝置能使機構的運動平臺實現沿軸X、Y方向的移動以及繞軸Z方向的轉動。Herve基于李群和李代數理論成功的綜合出了三自由度平移并聯機器人，如3-RRC并聯機器人。黃真基于螺旋理論原理提出了包括多種三自由度平移并聯機器人在內的少自由度并聯機器人型綜合方法。李秦川利用螺旋理論進行了系統的對稱三自由度并聯機器人型綜合。高峰基于GF集理論綜合出了多種結構新穎的對稱和非對稱的三自由度平移并聯機器人。2011年，陳風明等人提出了一種新型兩平移一轉動RRR-URR-RR并聯機器人，對此機構的運動輸出特性進行分析，并對自由度進行計算，建立了并聯機器人的位置正、反解方程。2016年，常州大學朱偉等人發明了一種兩平移一轉動并聯機器人，通過三個主動驅動的移動運動副驅動動平臺運動，實現空間內的兩維平動運動和一維旋轉運動。2018年，燕山大學李艷文等人提出了一種兩平移一轉動2RRR-CRR并聯機器人，該機構只包含移動副和轉動副(圓柱副是由移動副和轉動副組合而成)，且多數為轉動副，使得機構結構簡單，軸線關系容易滿足。

盡管國內外學者提供了較多三自由度機器人構型方案，但是平面三自由度機器人在不同應用領域具有不同的性能需求，因此提供盡可能多的具有兩個平動自由度和一個轉動自由度的機器人構型類型，對本領域的研究人員選型具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是針對現有技術所存在的不足，提供一種含雙轉動副的單層三段導軌式平面機器人，其結構新穎，并且具有兩個平動自由度和一個轉動自由度。

本方案是通過如下技術措施來實現的：一種含雙轉動副的單層三段導軌式平面機器人，包括固定平臺、運動平臺和連接于固定平臺與運動平臺之間的三條結構相同的支鏈，所述固定平臺上設置有三段平面曲線導軌，每條支鏈均包括滑塊、連接桿Ⅰ以及連接桿Ⅱ，所述滑塊與平面曲線導軌滑動連接，所述滑塊通過轉動副Ⅰ與連接桿Ⅰ連接，所述連接桿Ⅰ通過轉動副Ⅱ與連接桿Ⅱ連接，所述連接桿Ⅱ的另一端與運動平臺固定連接；三個轉動副Ⅰ的軸線互相平行，且均垂直于滑塊相對于平面曲線導軌的運動平面；三個轉動副Ⅱ的軸線互相平行，且均垂直于滑塊相對于平面曲線導軌的運動平面；三個轉動副Ⅰ為主驅動關節或者三個滑塊為原動件；三段平面曲線導軌為不同圓心的弧形導軌。

優選的，三個滑塊相對于平面曲線導軌的運動平面為同一平面或為平行的平面。

本發明與現有技術相比，其優點為：在固定平臺上引入三段導軌結構，與連接桿Ⅰ、滑塊、連接桿Ⅱ配合使用，既保證了機器人具有兩個平動自由度和一個轉動自由度的運動特征，又可以通過獨立增加各段導軌或連接桿Ⅰ或連接桿Ⅱ長度實現在特定自由度上增大工作空間，提高了機器人設計的靈活性，同時該結構中三個轉動副Ⅰ為主驅動關節或者三個滑塊作為原動件，提高了機器人驅動方式選擇的靈活性。

由此可見，本發明與現有技術相比，具有突出的實質性特點和顯著的進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

附圖說明