CN104002295A - 一种实现大行程六自由度细微操作平台 - Google Patents

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田英干
廖洋
亓秀芹
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Abstract

一种实现六自由度的大行程移动平台，包括实现XYZ三维移动的电动平移导轨和控制样品末端姿态的三个转动电机。所述XYZ电动平移导轨包括由安装在支撑系统上的两根导轨作为系统的x轴，以水平放置其上的导轨作为系统y轴，以竖直的电机导轨作为系统z轴。通过导轨中存在的电机带动，实现整个样品的空间移动，从而实现样品空间位置确定。所述三个转动电机用于样品末端姿态样的控制，通过三个电机的运转，可以实现样品向各个方向转动，从而实现样品在空间加工方向的转化，实现样品姿态的变换。本装置优点是可以实现各个方向的物体三维结构的加工，增大了加工过程当中的灵活性和机动性。样品的位置是通过XYZ直角坐标式机器人实现，其优点是行程大，精度和刚度高。

Description

一种实现大行程六自由度细微操作平台
技术领域
本发明涉及一种实现大行程六自由度细微操作平台。
背景技术
细微操作技术是精密仪器和精密机械达到高精度的关键技术之一，目前已被广泛应用在微外科手术、微细加工、光纤对接、微机电系统装配等多学科领域。细微操作平台用来承载细微操作时的操作对象，以便细微操作末端执行器在其上对操作对象进行特定的操作以完成指定任务。
现有的细微操作都基于开环控制，国内外也有一些学者设计了多种柔性并联机器人来执行微米甚至纳米级的多自由度移动和转动，并有多项相关专利技术，例如：一种三支链六自由度并联柔性铰链微动机构(中国专利：CN200610151113.7)，六自由度宏/微双重驱动纳米级定位大行程柔性并联机器人(中国专利：CN200410013627.7)，六自由度大行程、高精度柔性并联机器人(中国专利：CN200410013628.1)，但这些现有技术存在的主要问题是没有力/力矩相关信息的反馈，并且受显微设备精度所限，因此很难保证微细操作的精准性和可靠性要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现大行程六自由度细微操作平台，可以实现各个方向的物体三维结构的加工，增大了加工过程当中的灵活性和机动性。样品的位置是通过XYZ直角坐标式机器人实现，其优点是行程大，精度和刚度高。
本发明的技术解决方案如下：
一种实现大行程六自由度细微操作平台，其特征在于包括实现XYZ三维移动的电动平移导轨和控制样品末端姿态的三个转动电机。
所述XYZ电动平移导轨包括由安装在支撑系统上的两根导轨作为系统的x轴(1，2)，以水平放置其上的导轨作为系统y轴(3)，以竖直的电机导轨作为系统z轴(4)。通过导轨中存在的电机带动，实现整个样品的空间移动，从而实现样品空间位置确定。
所述三个转动电机用于样品末端姿态样的控制，关节(5)可以实现关节(6)、关节(7)和样品(8)的整体转动，关节(6)可以实现电机(7)和样品(8)的转动，关节(7)可以控制样品的转动(8)，通过三个电机的运转，可以实现样品向各个方向转动，从而实现样品在空间加工方向的转化，实现样品姿态的变换。
所述XYZ电动平移导轨采用丝杠驱动的方式，主要功能是将螺旋转动转化为直线运动。所述的丝杠具有自锁功能，当丝杠的停止运动时，运动构件不会因为惯性力或者重力等因素而继续运动。因为丝杠的这一特性，z轴不会因为重力作用而产生下垂的现象。
所述的控制系统采用分层的结构进行控制，由控制计算机、PLC电气控制系统、运动伺服控制系统、手持操作盒控制系统、电源系统等组成。
与以往的技术相比较，本发明的优点在于：该六自由度位移动平台很好地解决了现役传统平台机构姿态无法调整，无法自动定位等问题，并能够实现大型非常规曲面零件在强化工序中姿态、位移的调整，使得零件全部待加工位置得到最理想的加工效果。本专利描述的大行程六自由度位姿调整平台各运动链的解耦性好，且因为主动件与静平台固定，使得转动惯量小，保证各运动链运动时没有积累误差，具有结构紧凑、承载能力大、动态响应迅速、定位精度高、易于控制、成本低廉等优点。
附图说明
图1是本发明六自由度的大行程移动平台的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
根据本发明的一个方面，提供一种6自由度激光加工系统，包括6个自由度移动平台、激光器、激光加工头以及相应的PC计算工作站、PLC主控系统、辅助装置等，具有能够进行复杂面形的加工能力。

Claims (6)

1.一种实现大行程六自由度细微操作平台，其特征在于包括实现XYZ三维移动的电动平移导轨和控制样品末端姿态的三个转动电机。
2.根据权利要求1所述的六自由度运动平台，其特征在于所述XYZ电动平移导轨包括由安装在支撑系统上的两根导轨作为系统的x轴(1，2)，以水平放置其上的导轨作为系统y轴(3)，以竖直的电机导轨作为系统z轴(4)。通过导轨中存在的电机带动，实现整个样品的空间移动，从而实现样品空间位置确定。
3.根据权利要求2所述的六自由度运动平台，其特征在于所述三个转动电机用于样品末端姿态样的控制，关节(5)可以实现关节(6)、关节(7)和样品(8)的整体转动，关节(6)可以实现电机(7)和样品(8)的转动，关节(7)可以控制样品的转动(8)，通过三个电机的运转，可以实现样品向各个方向转动，从而实现样品在空间加工方向的转化，实现样品姿态的变换。
4.根据权利要求3所述的六自由度运动平台，其特征在于所述XYZ电动平移导轨采用丝杠驱动的方式，主要功能是将螺旋转动转化为直线运动。
5.根据权利要求4所述的六自由度运动平台，其特征在于所述的丝杠具有自锁功能，当丝杠的停止运动时，运动构件不会因为惯性力或者重力等因素而继续运动。因为丝杠的这一特性，z轴不会因为重力作用而产生下垂的现象。
6.根据权利要求5所述的六自由度运动平台，其特征在于所述的控制系统采用分层的结构进行控制，由控制计算机、PLC电气控制系统、运动伺服控制系统、手持操作盒控制系统、电源系统等组成。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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