CN102431027A - 一种运动完全解耦的空间三自由度并联机器人机构 - Google Patents

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卢文娟
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Qinhuangdao Yan Sheng Intelligent Technology Co., Ltd.
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Abstract

一种运动完全解耦的空间三自由度并联机器人机构，其包括固定基座、动平台和连接它们的三个分支，其中，结构完全相同的两个分支中的两个连杆的一端均通过移动副与固定基座相连，上述两个连杆的另一端通过转动副分别与另外两个连杆相连，该两个连杆的另一端均通过转动副与动平台相连，另一分支中与固定基座相连的运动副为转动副，一端与上述转动副相连的连杆另一端通过移动副与另一连杆的一端相连，该连杆另一端与动平台以移动副相连。本发明具有运动完全解耦、机构运动控制***易于开发、标定更为简便等优点。

Description

一种运动完全解耦的空间三自由度并联机器人机构
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是一种并联机器人。
背景技术
并联机器人机构为空间多自由度多环闭链形式。自上世纪八十年代以来，并联机构因其具有刚度高、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点而在虚拟轴机床、微动操作台、运动模拟器以及多维力传感器等行业领域获得广泛应用。相对于串联机器人机构，并联机器人机构工作空间较小，运动之间存在强的耦合性，控制难度较大，这限制了并联机构在工业中的进一步推广应用。而如果机构实现运动解耦，则其工作空间将扩大，并且控制更为容易，同等条件下运动精度将更高，对机构的运动控制、轨迹规划及标定等均具有重要意义。
并联机构具有2、3、4、5或6个自由度，目前，对6自由度并联机构的研究较为全面和深入，但机构自由度的减少将使得机构结构更为简单，制造和控制成本相对较低，故在满足预期工作要求的情况下，少自由度并联机器人有其独特优势。
国内学者在少自由度并联机器人机构的研究方面取得了一些研究成果，如专利申请号：200710063054.2，200910231054.8，200910228323.5等。但迄今专利申报所涉及的空间三自由度并联机器人机构或者运动仅部分解耦，而非完全解耦，或者分支中含有球铰、虎克铰等运动副，结构较为复杂，加工制造难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运动完全解耦、结构简单、易于控制的运动完全解耦的空间三自由度并联机器人机构。本发明主要包括固定基座、动平台和连接固定基座与动平台的三个分支，其中，两个分支结构完全相同，即均由两个连杆、两个转动副和一个移动副组成，该两个相同分支中的两个连杆的一端均通过移动副与固定基座相连，上述两个连杆的另一端通过转动副分别与另外两个连杆相连，该两个连杆的另一端均通过转动副与动平台相连，上述两相同分支与固定基座相连的移动副运动方向垂直，与动平台相连的转动副及连接两连杆的转动副轴线均相互平行，且均与和固定基座相连的移动副运动方向垂直；另一分支由两个连杆、两个移动副和一个转动副组成，与固定基座相连的运动副为转动副，一端与上述转动副相连的连杆另一端通过移动副与另一连杆的一端相连，该连杆另一端与动平台以移动副相连，上述转动副轴线与上述分支中两移动副运动方向均垂直，并与其它两相同分支中转动副轴线平行。
本发明与现有技术相比具有如下优点：结构组成简单，具有一个转动和两个移动自由度，并且运动完全解耦，机构运动控制***易于开发，标定更为简便。
附图说明
图1为本发明的立体示意简图。
具体实施方式
在图1所示的一种运动完全解耦的空间三自由度并联机器人机构立体示意图中，两个相同分支中的两个连杆4、9的一端分别通过移动副3、8与固定基座1相连，上述两个连杆的另一端分别通过转动副5、10与另外两个连杆6、11相连，该两个连杆的另一端分别通过转动副7、12与动平台2相连，上述两相同分支与固定基座相连的移动副运动方向垂直，与动平台相连的转动副及连接两连杆的转动副轴线均相互平行，且均与和固定基座相连的移动副运动方向垂直。在另一分支中，与固定基座相连的运动副为转动副13，一端与上述转动副相连的连杆14的另一端通过移动副15与另一连杆16的一端相连，该连杆另一端通过移动副17与动平台相连，上述转动副轴线与上述分支中两移动副运动方向均垂直，并与其它两分支中转动副轴线平行。上述连接动平台的两个转动副和与固定基座相连的转动副的轴线均与和固定基座相连的两个移动副的运动方向垂直。

Claims (1)

1.一种运动完全解耦的空间三自由度并联机器人机构，包括固定基座、动平台和连接固定基座与动平台的三个分支，其特征在于：该三个分支中，结构完全相同的两个分支中的两个连杆的一端均通过移动副与固定基座相连，上述两个连杆的另一端通过转动副分别与另外两个连杆相连，该两个连杆的另一端均通过转动副与动平台相连，上述两相同分支与固定基座相连的移动副运动方向垂直，与动平台相连的转动副及连接两连杆的转动副轴线均相互平行，且均与和固定基座相连的移动副运动方向垂直；另一分支与固定基座相连的运动副为转动副，一端与上述转动副相连的连杆另一端通过移动副与另一连杆的一端相连，该连杆另一端与动平台以移动副相连，上述转动副轴线与上述分支中两移动副运动方向均垂直，并与其它两相同分支中转动副轴线平行。
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