CN109623793A - 一种空间对称的三自由度冗余并联机器人 - Google Patents

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吴孟丽
王明曦
张悦
吴新雨
孙禄冰
张俊龙
韩贤磊
殷建平
虞铖
陈伟斌
岳贤渠
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

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Abstract

一种空间对称的三自由度冗余并联机器人。其包括固定基座连接台、动平台、两个固定基座、第一分支、第三分支、第二分支和第四分支；固定基座包括滑动轴、基座台和转动座；两个基座台和滑动轴的下端分别连接在固定基座连接台的两端表面；第一分支和第三分支的结构相同，包括滑块、第一从动臂、第一万向头和第一动平台转动头；第二分支和第四分支的结构相同，包括基座转动轴、主动臂、转动座、转动头、第二从动臂、第二万向头和第二动平台转动头。本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人具有如下优点：具有一个平动与两个转动共三个自由度，动平台灵活度高，运动轨迹易于计算且控制***易于开发。

Description

一种空间对称的三自由度冗余并联机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种空间对称的三自由度冗余并联机器人。
背景技术
随着现代社会的不断进步，并联机器人开始在机械、医药、冶金、电子等多个技术领域广泛应用。并联机器人具有刚度高、结构紧凑、动作灵活度高、使用寿命长、累计误差小等优点，而且制造成本低、维护保养简单，因此发展前景广阔。
由于现有的并联机器人大多只能做一些简单的抓取、搬运的动作，因此适用范围较小，无法满足其他复杂工况的要求，所以急需发明一种新颖、简单、实用、高效的并联机器人，以适应更多的工作需求。例如，目前以人工为主进行飞机复合材料结构件的维修，在采用并联机器人代替人工后，可以显著降低成本、提高维修效率和精度，进而保障飞机的安全性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种空间对称的三自由度冗余并联机器人。
为了达到上述目的，本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人包括固定基座连接台、动平台、两个固定基座、第一分支、第三分支、第二分支和第四分支；其中，所述的两个固定基座对称设置，每个固定基座包括滑动轴、基座台和转动座；基座台垂直设置；滑动轴以与基座台平行的方式设置在基座台的内侧；转动座水平设置，中心处形成有一个轴向中心孔，后端固定在基座台的内侧面下部，并且两个固定基座上的两个转动座在相应基座台上的位置前后错开；两个基座台和滑动轴的下端分别连接在固定基座连接台的两端表面；第一分支和第三分支的结构相同，包括滑块、第一从动臂、第一万向头和第一动平台转动头；其中滑块为水平设置的凹字形结构，一侧中部形成有一个滑动轴贯穿孔，每个滑块通过滑动轴贯穿孔以上下移动的方式安装在一个固定基座的滑动轴上；第一从动臂的下端铰接在滑块的开口内；第一万向头为开口向上的凹字形结构，底面中部与第一从动臂的上端相连接；第一动平台转动头为杆状，一端铰接在第一万向头的开口内，另一端铰接在动平台的侧面中部；第二分支和第四分支的结构相同，包括基座转动轴、主动臂、转动座、转动头、第二从动臂、第二万向头和第二动平台转动头；其中基座转动轴为L形结构，一端***固定在一个固定基座上转动座的轴向中心孔内；主动臂的下端与基座转动轴的另一端固定连接；转动座为开口向上的凹字形结构，底面中部与主动臂的上端固定连接；转动头铰接在转动座的开口内；第二从动臂的下端与转动头固定连接；第二万向头为开口向上的凹字形结构，底面中部与第二从动臂的上端固定连接；第二动平台转动头的一端铰接在第二万向头的开口内，另一端连接在动平台的前或后端边缘中部。
所述的动平台为矩形板状结构。
所述的固定基座连接台为长条形板状结构。
所述的第一动平台转动头、第二动平台转动头、第一从动臂、第二从动臂和主动臂均为杆状结构。
本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人具有如下优点：具有一个平动与两个转动共三个自由度，动平台灵活度高，运动轨迹易于计算且控制***易于开发。
附图说明
图1为本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人整体结构示意图。
图2为本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人中第一、三分支局部结构示意图。
图3为本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人中第二、四分支局部结构示意图。
图4为本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人中固定基座局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人进行详细说明。
如图1-图4所示，本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人包括固定基座连接台1、动平台2、两个固定基座17、第一分支18、第三分支20、第二分支19和第四分支21；其中，所述的两个固定基座17对称设置，每个固定基座17包括滑动轴14、基座台15和转动座16；基座台15垂直设置；滑动轴14以与基座台15平行的方式设置在基座台15的内侧；转动座16水平设置，中心处形成有一个轴向中心孔，后端固定在基座台15的内侧面下部，并且两个固定基座17上的两个转动座16在相应基座台15上的位置前后错开；两个基座台15和滑动轴14的下端分别连接在固定基座连接台1的两端表面；第一分支18和第三分支20的结构相同，包括滑块3、第一从动臂4、第一万向头5和第一动平台转动头6；其中滑块3为水平设置的凹字形结构，一侧中部形成有一个滑动轴贯穿孔22，每个滑块3通过滑动轴贯穿孔22以上下移动的方式安装在一个固定基座17的滑动轴14上；第一从动臂4的下端铰接在滑块3的开口内；第一万向头5为开口向上的凹字形结构，底面中部与第一从动臂4的上端相连接；第一动平台转动头6为杆状，一端铰接在第一万向头5的开口内，另一端铰接在动平台2的侧面中部；第二分支19和第四分支21的结构相同，包括基座转动轴7、主动臂8、转动座9、转动头10、第二从动臂11、第二万向头12和第二动平台转动头13；其中基座转动轴7为L形结构，一端***固定在一个固定基座17上转动座16的轴向中心孔内；主动臂8的下端与基座转动轴7的另一端固定连接；转动座9为开口向上的凹字形结构，底面中部与主动臂8的上端固定连接；转动头10铰接在转动座9的开口内；第二从动臂11的下端与转动头10固定连接；第二万向头12为开口向上的凹字形结构，底面中部与第二从动臂11的上端固定连接；第二动平台转动头13的一端铰接在第二万向头12的开口内，另一端连接在动平台2的前或后端边缘中部。
所述的动平台2为矩形板状结构。
所述的固定基座连接台1为长条形板状结构。
所述的第一动平台转动头6、第二动平台转动头13、第一从动臂4、第二从动臂11和主动臂8均为杆状结构。
现将本发明提供的空间对称的三自由度冗余并联机器人的工作原理阐述如下：第一分支18、第三分支20中，可通过改变滑块3的位置，利用从动臂4来改变动平台2以平行于固定基座连接台1方向为轴线的转动角度，由此实现一个转动自由度。在第二分支19和第四分支21中，可通过改变基座转动轴7的转动角度，利用主动臂8和从动臂11来改变动平台2以垂直于固定基座连接台1方向为轴线的转动角度，由此实现另一个转动自由度。还可通过第一分支18、第三分支20、第二分支19和第四分支21的共同工作，使动平台2进行平动，由此实现一个平动自由度。故本机器人可以实现动平台2的一个平动与两个转动共三个自由度的运动。

Claims (4)

1.一种空间对称的三自由度冗余并联机器人，其特征在于：所述的空间对称的三自由度冗余并联机器人包括固定基座连接台(1)、动平台(2)、两个固定基座(17)、第一分支(18)、第三分支(20)、第二分支(19)和第四分支(21)；其中，所述的两个固定基座(17)对称设置，每个固定基座(17)包括滑动轴(14)、基座台(15)和转动座(16)；基座台(15)垂直设置；滑动轴(14)以与基座台(15)平行的方式设置在基座台(15)的内侧；转动座(16)水平设置，中心处形成有一个轴向中心孔，后端固定在基座台(15)的内侧面下部，并且两个固定基座(17)上的两个转动座(16)在相应基座台(15)上的位置前后错开；两个基座台(15)和滑动轴(14)的下端分别连接在固定基座连接台(1)的两端表面；第一分支(18)和第三分支(20)的结构相同，包括滑块(3)、第一从动臂(4)、第一万向头(5)和第一动平台转动头(6)；其中滑块(3)为水平设置的凹字形结构，一侧中部形成有一个滑动轴贯穿孔(22)，每个滑块(3)通过滑动轴贯穿孔(22)以上下移动的方式安装在一个固定基座(17)的滑动轴(14)上；第一从动臂(4)的下端铰接在滑块(3)的开口内；第一万向头(5)为开口向上的凹字形结构，底面中部与第一从动臂(4)的上端相连接；第一动平台转动头(6)为杆状，一端铰接在第一万向头(5)的开口内，另一端铰接在动平台(2)的侧面中部；第二分支(19)和第四分支(21)的结构相同，包括基座转动轴(7)、主动臂(8)、转动座(9)、转动头(10)、第二从动臂(11)、第二万向头(12)和第二动平台转动头(13)；其中基座转动轴(7)为L形结构，一端***固定在一个固定基座(17)上转动座(16)的轴向中心孔内；主动臂(8)的下端与基座转动轴(7)的另一端固定连接；转动座(9)为开口向上的凹字形结构，底面中部与主动臂(8)的上端固定连接；转动头(10)铰接在转动座(9)的开口内；第二从动臂(11)的下端与转动头(10)固定连接；第二万向头(12)为开口向上的凹字形结构，底面中部与第二从动臂(11)的上端固定连接；第二动平台转动头(13)的一端铰接在第二万向头(12)的开口内，另一端连接在动平台(2)的前或后端边缘中部。
2.根据权利要求1所述的空间对称的三自由度冗余并联机器人，其特征在于：所述的动平台(2)为矩形板状结构。
3.根据权利要求1所述的空间对称的三自由度冗余并联机器人，其特征在于：所述的固定基座连接台(1)为长条形板状结构。
4.根据权利要求1所述的空间对称的三自由度冗余并联机器人，其特征在于：所述的第一动平台转动头(6)、第二动平台转动头(13)、第一从动臂(4)、第二从动臂(11)和主动臂(8)均为杆状结构。
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