[發明專利]一種少驅動多自由度輸出冗余并聯機構及控制方法

有效

• 申請號: 202110116056.3
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112936225B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 許允斗;張益明;趙永生;龐小宇;聶升龍;高鵬陽
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王富強

本發明公開一種少驅動多自由度輸出冗余并聯機構及控制方法，涉及機器人機構領域，包括定平臺、動平臺、多個運動支鏈和若干個冗余支鏈，運動支鏈的兩端分別與定平臺和動平臺連接，運動支鏈上設置有制動器，冗余支鏈的兩端分別與定平臺和動平臺連接，冗余支鏈上設置有驅動部件。冗余支鏈設置為n個，控制時使得隨動的運動支鏈數目為n，利用n個冗余支鏈的控制，使隨動的n個運動支鏈運動到預期的位姿，通過多次調整，使所有的運動支鏈運動到預期的位姿，即可以實現并聯機構預期所有自由度輸出的控制。本發明提供的少驅動多自由度輸出冗余并聯機構及控制方法減少了驅動部件，降低了成本，降低了控制難度，承載能力大。

技術領域

本發明涉及機器人機構領域，特別是涉及一種少驅動多自由度輸出冗余并聯機構及控制方法。

背景技術

并聯機構具有結構緊湊、承載能力大、精度高、回程誤差小等優點，廣泛應用于航空航天、船舶、汽車等領域。在重載場合需要增加冗余支鏈以提高機構的承載能力，提出了冗余驅動并聯機構，如專利CN201610494181.7所公開的五自由度冗余驅動并聯拋光機器人，包括定平臺及動平臺，六個RUS驅動分支及一個約束分支，該機構利用冗余并聯結構提高整體機構剛度、避免奇異位置、有效增加工作空間，達到提高加工表面質量的效果；專利CN201610289804.7所公開的一種冗余驅動的攪拌摩擦焊并聯機器人，包括動平臺、機架以及連接在機架和動平臺之間的四個分支機構，該機構可以執行空間兩轉動一移動的三自由度運動，具有加工精度高、剛度高、伴隨運動簡單等優點；專利CN201710914676.5所公開的一種相對自由度為三的結構冗余并聯機器人機構，包括基座、第一至第四支鏈組件，該機構可以執行空間兩移動一轉動的三自由度運動，減少了機構的奇異位形并改善了機構的力傳遞性能。但這類機構驅動器數目大于自由度數目，其協調控制難度較大，不易實現工程化應用。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供一種少驅動多自由度輸出冗余并聯機構及控制方法，減少了驅動部件，降低了成本，降低了控制難度，承載能力大。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種少驅動多自由度輸出冗余并聯機構，包括定平臺、動平臺、多個運動支鏈和若干個冗余支鏈，所述運動支鏈的兩端分別與所述定平臺和所述動平臺連接，所述運動支鏈上設置有制動器，所述冗余支鏈的兩端分別與所述定平臺和所述動平臺連接，所述冗余支鏈上設置有驅動部件。

優選地，所述冗余支鏈包括由上至下依次連接的第一連接件、第一上連桿、第二連接件、第一下連桿和第三連接件，所述第一上連桿的上端通過所述第一連接件與所述動平臺連接，所述第一下連桿的下端通過所述第三連接件與所述定平臺連接。

優選地，所述運動支鏈包括由上至下依次連接的第四連接件、第二上連桿、第五連接件、第二下連桿和第六連接件，所述第二上連桿的上端通過所述第四連接件與所述動平臺連接，所述第二下連桿的下端通過所述第六連接件與所述定平臺連接。

優選地，所述第一連接件和所述第三連接件均為球副，所述第二連接件為移動副，所述驅動部件安裝于所述第二連接件上，所述驅動部件為直線驅動單元。

優選地，所述第四連接件和所述第六連接件均為球副，所述第五連接件為移動副，所述制動器安裝于所述第五連接件上。

優選地，所述第四連接件為球副，所述第五連接件為移動副，所述第六連接件為轉動副，所述制動器安裝于所述第五連接件上。

優選地，還包括約束支鏈，所述約束支鏈下端與所述定平臺的中心固定連接，所述約束支鏈的上端通過虎克鉸與所述動平臺的中心連接；所述第一連接件和所述第四連接件均為球副，所述第二連接件和所述第五連接件均為虎克鉸，所述第三連接件和所述第六連接件均為轉動副，所述驅動部件安裝于所述第三連接件上，所述驅動部件為旋轉驅動單元，所述制動器安裝于所述第六連接件上。