CN103072133A - 一种三自由度移动解耦并联机器人机构 - Google Patents

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Abstract

一种三自由度移动解耦并联机器人机构，其包括定平台、动平台和连接这两个平台的三个分支。第一分个支由一个圆柱副和三个转动副以及他们的连杆组成；第二个分支由两个转动副与两个移动副及连接他们的连杆组成；第三个分支由一个圆柱副和两个转动副及连接他们的连杆组成。本发明制造安装简单、成本低、工作空间大、传动特性好，同时动平台的三个移动完全解耦，易于控制、轨迹规划简单，可广泛用于数控机床、测量机、拾取和放置、加工操作等。

Description

一种三自由度移动解耦并联机器人机构
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
自从Gough第一次将并联机器人引入到疲劳试验中并被Stewart用于飞行模拟器之后，越来越多的学者对并联机构进行了研究和探讨。由于并联机构具有小惯性，高承载能力，高的刚度等优点，可用于很多领域，如虚拟轴机床、微动操作台、各种运动模拟器、传感器等方面等。然而很多场合并不需要用到六自由度机构，所以少自由度并联机构尤其是三自由度并联机构应用越来越为广泛。国内外不少学者对三维移动并联机构进行了比较深入的研究并取得一系列成果，如Delta、Star机构等，广泛应用于拾取和放置，加工操作等工业生产中。一般而言，目前研究的移动并联机构各支链间存在运动耦合，这给并联机构的各种性能分析带来了不便。如果机构的运动能实现解耦，则其工作空间将扩大，并且控制容易，可以达到更高的运动精度，对机构的运动控制和轨迹规划都有一定意义。因为解耦并联机构各分支互不影响，因此在组装时，各运动链的装配也将非常容易。目前所发明的解耦机构中，三自由度移动解耦并联机构数量有限，其中包括， Carricato和Parenti-Castelli，Kong和Gosselin，Kim和Tsai等综合出几种解耦的三自由度移动并联机构；法国机构学家Gogu使用线性变换理论综合出三自由度移动解耦机构；高峰提出了R-CUBE解耦并联机构；中国专利文献(专利号: ZL01104454.3，200410018623.8，200910071093.6)中也分别提出了结构性能各异的三自由度解耦移动并联机构。这些机器人机构其结构性能及应用场合各不相同，而且有些机构运动不完全解耦，有些机构中含有球副、虎克铰等一些较为复杂的运动副，制造装配难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、易于制造装配并完全解耦的三自由度移动解耦并联机器人机构，本发明包括动平台、定平台和连接这两个平台的三个分支，其中第一个分支中的圆柱副与定平台固连，该圆柱副通过连杆与转动副R1连接，该转动副通过连杆与转动副R2连接，该转动副通过连杆与转动副R3连接，该转动副与动平台连接，其中圆柱副、转动副R1和转动副R2的轴线相互平行，并与转动副R3的轴线垂直。第二个分支中的转动副R4与定平台连接，该转动副通过连杆与另一个转动副R5连接，该转动副通过连杆与移动副P1连接，该移动副通过连杆与另一个移动副P2连接，该移动副与动平台连接；两转动副R4和R5回转轴线平行，移动副P1的方向与转动副轴线方向平行，移动副P2移动方向与移动副P1导路垂直。第三个分支中的圆柱副与定平台连接，该圆柱副通过连杆与转动副R6连接，该转动副通过连杆与转动副R7连接，该转动副与动平台连接，该分支上三个运动副轴线相互平行，且平行于动平台和定平台。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、制造安装简单、成本低。
2、工作空间大、传动特性好，运动学正、反解十分简单，同时动平台的三个移动完全解耦，易于控制、轨迹规划简单。
3、可广泛用于数控机床、测量机、机器人装置以及拾取和放置、加工操作等。
附图说明
图1为本发明立体示意简图。
图中：1.定平台、2. 圆柱副、3.连杆、4. 转动副R1、5.连杆、6. 转动副R2、7.连杆、8.转动副R3、9.动平台、10. 移动副P1、11.连杆、12. 移动副P2、13.连杆、14. 转动副R4、15.连杆、16.转动副R5、17.圆柱副、18.连杆、19. 转动副R6、20.连杆、21. 转动副R7。
具体实施方式
在图1所示的三自由移动运动解耦并联机器人机构示意图中，第一个分支中的圆柱副2与定平台1固连，该圆柱副通过连杆3与转动副R1 4连接，该转动副通过连杆5与转动副R2 6连接，该转动副通过连杆7与转动副R3 8连接，该转动副与动平台9连接，其中圆柱副、转动副R1和转动副R2的轴线相互平行，并与转动副R3的轴线垂直。第二个分支中的转动副R4 16与定平台连接，该转动副通过连杆15与另一个转动副R5 14连接，该转动副通过连杆13与移动副P1 12连接，该移动副通过连杆11与另一个移动副P2 10连接，该移动副与动平台连接；两转动副R4和R5回转轴线平行，移动副P1的方向与上述转动副轴线方向平行，移动副P2移动方向与移动副P1导路垂直。第三个分支中的圆柱副17与定平台连接，该圆柱副通过连杆18与转动副R6 19连接，该转动副通过连杆20与转动副R7 21连接，该转动副与动平台连接，该分支上的三个运动副轴线相互平行，且平行于动平台和定平台。

Claims (1)

1.一种三自由度移动解耦并联机器人机构，其包括动平台、定平台和连接这两个平台的三个分支，其特征在于：其第一个分支中的圆柱副与定平台固连，该圆柱副通过连杆与转动副R1连接，该转动副通过连杆与转动副R2连接，该转动副通过连杆与转动副R3连接，该转动副与动平台连接，其中圆柱副、转动副R1和转动副R2的轴线相互平行，并与转动副R3的轴线垂直；第二个分支中的转动副R4与定平台连接，该转动副通过连杆与另一个转动副R5连接，该转动副通过连杆与移动副P1连接，该移动副通过连杆与另一个移动副P2连接，该移动副与动平台连接，两转动副R4和R5回转轴线平行，移动副P1的方向与转动副轴线方向平行，移动副P2移动方向与移动副P1导路垂直；第三个分支中的圆柱副与定平台连接，该圆柱副通过连杆与转动副R6连接，该转动副通过连杆与转动副R7连接，该转动副与动平台连接，该分支上三个运动副轴线相互平行，且平行于动平台和定平台。
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