CN105459088A - 一转三斜移驱动四自由度并联机器人 - Google Patents

一转三斜移驱动四自由度并联机器人 Download PDF

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路扬
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
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Abstract

一种一转三斜移驱动四自由度并联机器人，它包括机座、动平台和联接机座与动平台的3个结构相同的PSS型移动驱动分支和1个中间RRPR型转动驱动分支，3个PSS型分支在机座与动平台之间圆周均布；PSS型移动驱动分支中的SS型直杆一端与驱动滑块联接，其另一端与动平台球副支座联接，驱动滑块与机座的倾斜轨道滑动联接，电动机与机座中心通孔连接，电动机驱动轴与RRPR型分支中的第一转动副连接，该第一转动副与第二转动副联接，该第二转动副与移动副杆的一端与联接，该移动副杆的另一端与第三转动副联接，该第三转动副与动平台中心联接。本发明结构简单、动平台位置和姿态工作空间大、灵活性好、精度高、承载能力高和容易控制。

Description

一转三斜移驱动四自由度并联机器人
技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种并联机器人。
背景技术
为了便于说明，设S，U，P和R分别表示球副，万向副，移动副和转动副。近20年来，四自由度并联机构一直成为国内外机器人领域研究的热点和前沿。目前一些四自由度并联机构已成功用于制造并联机床，医疗设备，微机电设备，多维力并联传感器等。查询到的近年来有关四自由度并联机器人机构的中国授权发明专利如下：公开号为CN100586666的专利公开了一种四自由度并联机构，具有三维移动和一个转动；公开号为CN100553899[发明授权]公布了一种分岔四自由度并联机器人机构,具有4个PRPU分支；公开号为CN1170658C的专利公开了一种四自由度并联机器人机构具有2个UPS分支和2个RPS分支；公开号为CN100411826C的专利公开了一种二维平动二维转动的四自由度并联机器人机构，有2个交叉的PUU分支和2个非叉PUU分支；公开号为CN100354068C的专利公开了具有被动约束分支四自由度并联机器人机构，具有4个SPS分支和1个SP被动分支；公开号为CN102601793B的专利公开了新型空间全对称四自由度并联机构，具有4个PSS分支和1个中间被动分支；公开号为CN102601794B的专利公开了具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构，具有4个PRUP型分支分支，每个分支的第一驱动移动副与机座联接，第一移动副是用于调姿；公开号为CN100513062的专利公开了一种四自由度并联机构，具有2个UPS型分支分支和2个UPR型分支分支；公开号为CN1211185C的专利公开了用于虚拟轴数控机床和机器人的两平移两转动四自由度并联机构，其动平台是3副杆，机座是四副杆。
综上所述，上述四自由度并联机构各具特色，但因含结构耦合约束，对制造误差高度敏感，容易导致机构自微动，这种自微动难以由控制***消除。如何构造结构简单对称、运动灵活的四自由度并联机器人，避免结构耦合导致自微动，提高其刚度，一直是机器人领域有意义的、尚未解决的难题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种结构简单、平动性好、工作空间大、向任意方向平动性能同性、承受大变化载荷能力强的一转三斜移驱动四自由度并联机器人。
本发明包括机座，动平台和联接机座与动平台的3个结构完全相同的PSS型移动驱动分支和1个中间RRPR型转动驱动分支，其中，机座为圆锥台，该圆锥台中心设有通孔，圆锥台锥面上设有3个圆周均布的倾斜轨道，每个轨道中心线与圆锥台中心线相交，动平台上设有3个圆周均布的球副支座，3个PSS型移动驱动分支在机座与动平台之间圆周均布；所述每个PSS型移动驱动分支中的SS型直杆的一端通过球铰与驱动滑块联接，该驱动滑块与机座的倾斜轨道滑动联接，上述SS型直杆的另一端通过球铰与动平台球副支座联接；所述RRPR型分支由3个转动副和1个移动副杆串联构成，电动机与机座中心通孔连接，电动机驱动轴与RRPR型分支中的第一转动副同轴连接，该第一转动副与第二转动副正交转动联接，该第二转动副与移动副杆的一端与联接，该移动副杆的另一端与第三转动副联接，该第三转动副与动平台中心联接，第二转动副与第三转动副平行，且都垂直移动副杆。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、用中间转动约束驱动分支构将结构耦合约束转化为结构解耦约束，避免结构耦合导致自微动，提高精度和刚度。
2、整体结构对称简单，动平台具有各向平动同性的优势。
3、承载力大、灵活性好、工作空间大。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意简图。
图中：1-机座、2-动平台、3-驱动滑块、4-SS型直杆、5-电动机、6-第一转动副、7-第二转动副、8-移动副杆、9-第三转动副。
具体实施方式
在图1所示的一转三斜移驱动四自由度并联机器人示意图中，机座1为圆锥台，该圆锥台中心设有通孔，圆锥台锥面上设有3个圆周均布的倾斜轨道，每个轨道中心线与圆锥台中心线相交，动平台2上设有3个圆周均布的球副支座，3个结构相同的PSS型移动驱动分支在机座与动平台之间圆周均布；所述每个PSS型移动驱动分支中的SS型直杆4的一端通过球铰与驱动滑块3联接，该驱动滑块与机座的倾斜轨道滑动联接，上述SS型直杆的另一端通过球副与动平台球副支座联接；电动机5与机座中心通孔连接，电动机驱动轴与RRPR型分支中的第一转动副6同轴连接，该第一转动副与第二转动副7正交转动联接，该第二转动副与移动副杆8的一端与联接，该移动副杆的另一端与第三转动副9联接，该第三转动副与动平台中心联接，第二转动副与第三转动副平行，且都垂直移动副杆。

Claims (3)

1.一种一转三斜移驱动四自由度并联机器人，其包括机座、动平台和联接机座与动平台的3个结构完全相同的PSS型移动驱动分支和1个中间RRPR型转动驱动分支，其特征在于：机座为圆锥台，圆锥台中心设有通孔，圆锥台锥面上设有3个圆周均布的倾斜轨道，每个轨道中心线与圆锥台中心线相交，动平台上设有3个圆周均布的球副支座，3个PSS型移动驱动分支在机座与动平台之间圆周均布。
2.根据权利要求1所述的一转三倾斜移驱动四自由度并联机器人，其特征在于：所述每个PSS型移动驱动分支中的SS型直杆的一端通过球铰与驱动滑块联接，该驱动滑块与机座的倾斜轨道滑动联接，上述SS型直杆的另一端通过球铰与动平台球副支座联接。
3.根据权利要求1所述的一转三倾斜移驱动四自由度并联机器人，其特征在于：所述RRPR型分支由3个转动副和1个移动副杆串联构成，电动机与机座中心通孔连接，电动机驱动轴与RRPR型分支中的第一转动副同轴连接，该第一转动副与第二转动副正交转动联接，该第二转动副与移动副杆的一端联接，该移动副杆的另一端与第三转动副联接，该第三转动副与动平台中心联接，第二转动副与第三转动副平行，且都垂直移动副杆。
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