[發(fā)明專利]兩轉一移并聯機構、其末端位姿確定方法及應用

有效

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• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN112975916B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 李華民;楊桂林;張馳;鄭天江
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開了一種兩轉一移并聯機構、其末端位姿確定方法及應用。所述兩轉一移并聯機構包括動平臺、基座和三個支鏈，基座包括靜平臺、冗余靜平臺及連接靜平臺和冗余靜平臺的多個連接件，冗余靜平臺位于動平臺和靜平臺之間，且冗余靜平臺上設有三個通孔，三個支鏈連接于動平臺和靜平臺之間，每個支鏈包括驅動移動副、第一被動移動副、第二被動移動副和球面副，每個驅動移動副的一端通過第一被動移動副與靜平臺可移動地連接，相對端穿過冗余靜平臺的一通孔后通過對應的球面副與動平臺可轉動地連接，且驅動移動副還通過第二被動移動副與冗余靜平臺可移動地連接。本發(fā)明能夠降低動平臺與靜平臺之間的間距，提高系統剛度。

技術領域

本發(fā)明屬于機器人技術領域，具體涉及一種兩轉一移三自由度并聯機構及其末端位姿的確定方法。

背景技術

并聯機器人和串聯機器人一起構成工業(yè)機器人的重要部分，并聯機器人具有剛度高、速度快、柔性強、重量輕等優(yōu)點，在食品、醫(yī)藥、電子等輕工業(yè)中應用最為廣泛，在物料的搬運、包裝、分揀等方面有著無可比擬的優(yōu)勢。隨著并聯機器人在市場中的應用日益廣泛，已成為工業(yè)機器人需求增長的新生力量。

并聯機器人與串聯機器人不同，并聯機器人是由動平臺、靜平臺以及連接動平臺和靜平臺的兩個或兩個以上獨立運動支鏈組成的閉環(huán)系統，與傳統串聯機器人相比，并聯機器人沒有誤差累積，運動精度高，驅動可以布置在靜平臺附近，運動慣量小，動態(tài)性好等優(yōu)點。

目前，自由度少于6的并聯機器人是國內外研究及應用的熱點，具有兩個轉動和一個移動自由度的三自由度并聯機器人又是少自由度并聯機器人中的重要分類。3PPS并聯機器人是兩轉一移并聯機器人中的典型，可應用在運動模擬器、末端執(zhí)行器、矢量推進器、醫(yī)療器械等領域。但是，在實際制造3PPS并聯機器人的過程中，由于驅動移動副所采用的電動推桿、液壓缸等直線驅動的本體較長，造成動平臺與靜平臺間距大，動平臺在負載的作用下，相對于靜平臺容易產生變形，系統整體剛度較差。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種兩轉一移并聯機構，降低動平臺與靜平臺之間的間距的同時提高系統剛度，同時，還提供一種兩轉一移并聯機構的末端位姿確定方法。

為實現前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案包括：一種兩轉一移并聯機構，所述兩轉一移并聯機構包括：

動平臺；

基座，所述基座包括靜平臺、冗余靜平臺及連接所述靜平臺和冗余靜平臺的多個連接件，所述冗余靜平臺位于所述動平臺和靜平臺之間，且所述冗余靜平臺上設有三個通孔；

三個支鏈，連接于所述動平臺和靜平臺之間，每個所述支鏈包括驅動移動副、第一被動移動副、第二被動移動副和球面副，每個驅動移動副的一端通過第一被動移動副與靜平臺可移動地連接，相對端穿過冗余靜平臺的一通孔后通過對應的球面副與動平臺可轉動地連接，且所述驅動移動副還通過第二被動移動副與冗余靜平臺可移動地連接。

優(yōu)選地，所述第一被動移動副包括至少一個用于使驅動移動副導向移動的第一滑軌組件，所述第一滑軌組件包括第一滑塊及供第一滑塊導向移動的第一導軌，所述第一滑塊滑動設于所述第一導軌上，所述第一滑塊和第一導軌中的任意一個固定于靜平臺上，另一個與驅動移動副相連。

優(yōu)選地，所述第二被動移動副包括至少一個用于使驅動移動副導向移動的第二滑軌組件，所述第二滑軌組件包括第二滑塊及供第二滑塊導向移動的第二導軌，所述第二滑塊滑動設于所述第二導軌上，所述第二滑塊和第二導軌中的任意一個固定于冗余靜平臺上，另一個與驅動移動副相連。

優(yōu)選地，所述第二滑軌組件設于所述冗余靜平臺上，且位于所述冗余靜平臺和動平臺之間；或者，所述第二滑軌組件設于所述冗余靜平臺上，且位于所述冗余靜平臺和靜平臺之間。

優(yōu)選地，所述第二被動移動副包括兩個第二滑軌組件，所述通孔的兩側設置一所述第二滑軌組件，且兩個所述第二滑軌組件對稱設置。