CN101733754A - 三维移动解耦微操作机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三维移动解耦微操作机器人，包括操作台、底座和连接于操作台与底座之间的三条结构相同的支链，其特征在于：每条支链均包括连接块、微位移驱动装置、弹性移动副和移动块，其中连接块的一侧依次经两个弹性转动副、两个平行的连杆、两个弹性转动副接操作台，该连接块相对底座的侧面依次经两个弹性转动副、两个平行的连杆、两个弹性转动副接移动块，所有弹性转动副的轴线互相平行，移动块与底座的连接是分布在底座的三个互相垂直平面上的弹性移动副，且弹性移动副驱动方向平行于弹性转动副的轴线，微位移驱动装置一端与弹性移动副连接，另一端和底座固接。本发明可实现完全解耦的三维移动，具有刚度大、承载力大、易于控制等特点。

Description

三维移动解耦微操作机器人
技术领域
本发明属于制造技术领域，具体是涉及一种三维移动解耦微操作机器人。
背景技术
微操作机器人通常采用弹性运动副构成一体式结构，具有无摩擦、无间隙、响应快、结构紧凑等特点，因此广泛应用于染色体切割、芯片制造、微机电产品的加工、装配等细微操作领域。燕山大学在国内较早开展了相关研究，研制了并联六自由度机器人误差补偿器。刘平安等研究了一种二平动一转动结构的三自由度并联微动机器人，哈尔滨工业大学先后研制了6-PSS和6-SPS六自由度并联Stewart微动机器人，北京航空航天大学研制了两级解耦的六自由度串并联微操作机器人和三自由度并联Delta机构的微操作机器人，河北工业大学研制了正交解耦结构的6-PSS型微操作平台。在申请号为01128916.3、99121020.4、00100196.5、00100197.3、00100198.1、200810079902.3、200710185234.8的专利文件中公开了“新型混联微动机器人”、“六自由度并联解耦结构微动机器人”、“五自由度五轴结构解耦并联微动机器人”、“四自由度四轴结构解耦并联微动机器人”、“三自由度三轴结构解耦并联微动机器人”、“三维平动微操作手”、“各向同性的三自由度微操作机器人”。目前多数机器人存在的主要问题是结构复杂，刚度较低，部分机器人各自由度间不能实现完全解耦，不利于控制系统设计等。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、具有较高刚度和承载能力的三维移动解耦微操作机器人。其技术方案为：
包括操作台、底座和连接于操作台与底座之间的三条结构相同的支链，其中操作台和底座均具有三个相互正交的平面，三条支链对应连接于操作台与底座的三个相互正交的平面之间，其特征在于：每条支链均包括连接块、微位移驱动装置、弹性移动副和移动块，其中连接块与操作台相对的侧面分别经弹性转动副对应接轴线互相平行的第一连杆和第二连杆，第一连杆和第二连杆的另一端分别经弹性转动副接操作台，该连接块相对底座的侧面分别经弹性转动副对应接轴线互相平行的第三连杆和第四连杆，第三连杆和第四连杆的另一端分别经弹性转动副接移动块，8个弹性转动副的轴线互相平行，移动块与底座的连接是分布在底座的三个互相垂直平面上的弹性移动副，且弹性移动副驱动方向平行于弹性转动副的轴线，微位移驱动装置一端与弹性移动副连接，另一端和底座固接。
本发明与现有技术相比，其优点为：(1)采用弹性铰链作为传动链，通过支链正交布置，能够实现完全解耦的三自由度平动，具有控制算法简单、动态特性好等优点；(2)每条支链中均采用了两个平行四边形结构，大大增强了微动平台的刚度和承载能力，能够满足高承载力下精密加工与定位的要求。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、操作台2、第一连杆3、第二连杆4、连接块5、第三连杆6、第四连杆7、微位移驱动装置8、弹性移动副9、移动块10、底座11、弹性转动副
具体实施方式
包括操作台1、底座10和连接于操作台1与底座10之间的三条结构相同的支链，其中操作台1和底座10均具有三个相互正交的平面，三条支链对应连接于操作台1与底座10的三个相互正交的平面之间，每条支链均包括连接块4、微位移驱动装置7、弹性移动副8和移动块9，其中连接块4与操作台1相对的侧面分别经弹性转动副11对应接轴线互相平行的第一连杆2和第二连杆3，第一连杆2和第二连杆3的另一端分别经弹性转动副11接操作台1，该连接块4相对底座10的侧面分别经弹性转动副11对应接轴线互相平行的第三连杆5和第四连杆6，第三连杆5和第四连杆6的另一端分别经弹性转动副11接移动块9，8个弹性转动副11的轴线互相平行，移动块9与底座10的连接是分布在底座的三个互相垂直平面上的弹性移动副8，且弹性移动副8驱动方向平行于弹性转动副11的轴线，微位移驱动装置7一端与弹性移动副8连接，另一端和底座10固接。

Claims (1)

1.一种三维移动解耦微操作机器人，包括操作台(1)、底座(10)和连接于操作台(1)与底座(10)之间的三条结构相同的支链，其中操作台(1)和底座(10)均具有三个相互正交的平面，三条支链对应连接于操作台(1)与底座(10)的三个相互正交的平面之间，其特征在于：每条支链均包括连接块(4)、微位移驱动装置(7)、弹性移动副(8)和移动块(9)，其中连接块(4)与操作台(1)相对的侧面分别经弹性转动副(11)对应接轴线互相平行的第一连杆(2)和第二连杆(3)，第一连杆(2)和第二连杆(3)的另一端分别经弹性转动副(11)接操作台(1)，该连接块(4)相对底座(10)的侧面分别经弹性转动副(11)对应接轴线互相平行的第三连杆(5)和第四连杆(6)，第三连杆(5)和第四连杆(6)的另一端分别经弹性转动副(11)接移动块(9)，8个弹性转动副(11)的轴线互相平行，移动块(9)与底座(10)的连接是分布在底座的三个互相垂直平面上的弹性移动副(8)，且弹性移动副(8)驱动方向平行于弹性转动副(11)的轴线，微位移驱动装置(7)一端与弹性移动副(8)连接，微位移驱动装置(7)另一端和底座(10)固接。
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