CN103586864A - 由四条prr支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构 - Google Patents

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王冰
陈久川
蒋放
聂旭萌
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Abstract

本发明涉及一种由四条PRR支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构，其特征是：机构的固定平台通过四条相同的支链与运动平台相连接，每条支链均含有两个连杆、一个移动副(P副)和两个转动副(R副)。第一连杆与固定平台通过移动副相连接，第一连杆与第二连杆通过转动副相连接，第二连杆与运动平台通过转动副相连接。固定平台为正方形结构，与其连接的移动副分别布置在正方形的四个角的角平分线上。运动平台也为正方形结构，与其连接的转动副在其上也呈正方形布置。当选取四个移动副作为机构的输入，则运动平台具有三个自由度。本发明具有结构和驱动分布对称、工作空间内部无奇异、刚度和承载能力强等优点。

Description

由四条PRR支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构
技术领域：
本发明属于工业机器人和机械制造领域，特别涉及一种由四条PRR支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构。
背景技术：
并联机器人机构与串联机器人机构相比，具有高承载能力、高刚度和运动学反解容易等优点，其在工业机器人和并联机床等领域得到了重要的应用。
但是，由于结构的限制，并联机器人机构存在一些明显的不足，如工作空间小和工作空间内部存在较多的奇异等。由于内部奇异的存在，奇异曲线将理论工作空间划分为不同的子区间，而实际能使用的工作空间就只是其中某一子空间，这使得原本不大的工作空间变得更小。对于平面三自由度并联机器人一般其运动平台通过三条支链与固定平台相连接，其承载能力和刚度也是有限的，所有这些会给平面三自由度并联机器人机构的应用带来了一定的限制。
发明内容：
本发明针对现有技术中的不足提出一种由四条PRR支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构，该机构不仅可以克服工作空间内部的奇异，使有效工作空间增大，而且具有增大机构的承载能力和刚度的优点。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：由四条PRR支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构。其结构是运动平台通过四条相同的支链与固定平台相连，每个支链均含一个移动副(P副)、两个转动副(R副)和两个连杆，第一连杆与固定平台通过移动副(P副)相连接，第一连杆与第二连杆通过转动副(R副)相连接，第二连杆与运动平台也通过转动副(R副)相连接。固定平台为正方形结构，连接固定平台和四个支链的四个移动副在固定平台处呈正方形布置，它们分别布置在固定平台四个角的角平分线上。运动平台也为正方形结构，连接四个支链和运动平台的四个转动副在运动平台上也呈正方形布置。当选取四个移动副作为机构的四个输入，则运动平台具有三个自由度，这三个运动分别是平面内的二维移动和绕垂直该平面方向的一维旋转。由于机构具有四个输入、三个输出且每个支链均含有一个P副和两个R副，因此称其为由四条PRR支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构。
本发明通过上述技术方案，存在如下效果：该机构的结构和驱动分布对称，通过增加一个支链实现了冗余驱动，克服了工作空间内部奇异，且增大了机构的刚度和承载能力。该机构可作为工业机器人实现平面内的取放、装配和金属切削等操作。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图中：1为固定平台，2为第一连杆，3、5为转动副，4为第二连杆，6为运动平台，P为移动副
具体实施方式：
以下结合附图1所示之实施例作进一步详述：
在图1所示实施例中：机构包含固定平台1、运动平台6和四条相同的支链，这四条支链均含有第一连杆2、第二连杆4、移动副P、转动副3和转动副5。第一连杆2与固定平台1通过移动副P相连接，四条支链的四个移动副P分别布置在固定平台1四个角的角平分线上，第一连杆2与第二连杆4通过转动副3相连接，第二连杆4与运动平台6通过转动副5相连接。整个机构的结构是对称的，运动平台6和固定平台1均为正方形，各个支链也是相同的。
该驱动冗余机构是通过增加一个相同的串联支链的形式，从而增加一个驱动来获得机构的冗余驱动。该机构工作时，四个驱动同时存在，而输出仅有三个自由度，属于超确定输入。

Claims (2)

1.一种由四条PRR支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构，其特征是：固定平台通过四条相同的支链与运动平台相连，每一支链均含有两个连杆、一个移动副(P)副和两个转动副(R副)。第一连杆与固定平台通过移动副相连接，固定平台为正方形结构，四条支链的四个移动副分别布置在正方形四个角的角平分线上。第一连杆与第二连杆通过转动副相连接，第二连与运动平台通过转动副相连接，运动平台为正方形结构，运动平台上的四个转动副也呈正方形布置在运动平台的四个角上。
2.根据权利要求1所述的一种由四条PRR支链构成的平面三自由度驱动冗余并联机器人机构，其特征是：所述四个相同的支链，结构对称。
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