CN104959972A

CN104959972A - 一种无耦合完全各向同性二自由度并联机器人机构

Info

Publication number: CN104959972A
Application number: CN201510257042.8A
Authority: CN
Inventors: 曹毅; 陈海; 秦友蕾; 刘凯; 汪选要
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明公开了一种无耦合完全各向同性二自由度并联机器人机构。机构由两条支链连接动平台和定平台组成，采用支链独立驱动控制理论。第一条支链由转动副1、移动副2组成，其中移动副的运动方向与转动副的转动轴方向平行；第二条支链由转动副3、转动副4、转动副5、转动副6、转动副7组成，其中转动副3和转动副4的转动轴线相互平行且平行于动平台，两者之间不能含有其它运动副，转动副5、6、7的轴线相互平行。其中转动副1和转动副3为输入驱动，且其直接与固定基座相连。本发明属于完全解耦、完全各向同性并联机构，可用于并联机构、工业机器人、微操作等领域，具有结构紧凑、控制简单、刚性好等特点，具有很好的应用前景。

Description

一种无耦合完全各向同性二自由度并联机器人机构

所属技术领域

本发明属于并联机器人领域，具体涉及到一种无耦合完全各向同性二自由度并联机器人机构。

背景技术

[1]并联机构是指由若干条支链连接定平台和动平台的一类机构，与传统的串联机构相比，并联机构具有一些独特的优点，如承载能力高、刚度相对较强、惯性相对较小、具有较高的动态性等。因此并联机构被广泛应用于工业、航天、农业等领域中，其中Delta机构在工业上已得到广泛应用。

[2]串联机构的正解容易，串联机构的控制简单，在工业上的应用非常广泛。并联机构的结构较复杂，其正解相对较难，所以并联机构的控制问题阻碍了并联机构的应用发展。

[3]并联机构是由若干条支链连接定平台和动平台组成的，所以其机构会比串联机构更复杂，也会带来机构刚性低，结构不稳定的问题。

发明内容

[4]本发明的目的在于提供一种无耦合完全各向同性一移动一转动二自由度空间并联机器人机构，解决目前并联机构存在的解耦性难、结构不稳定、刚性差的问题。

[5]本发明是由固定基座8、动平台操作器末端9、支链一和支链二组成。其具体的技术方案为：支链一由转动副1和移动副2组成，支链一的转动副1轴线与动平台转动轴线方向共线，移动副2方向与动平台移动方向共线；支链二由转动副3、转动副4、转动副5、转动副6、转动副7组成，其中转动副3和转动副4的轴线相互平行且垂直于动平台的移动轴线方向，转动副5、转动副6、转动副7的轴线方向相互平行，其方向均与动平台的移动方向共线。由转动副3和转动副4构成的一个2R平行子链，其2R子链之间不能含有其它运动副。

[6]本发明与其他技术相比，优点为：(1)本发明专利公开了一种无耦合完全各向同性二自由度并联机构，实现了一移一转两自由度运动，机构采用独立驱动支链理论，具有完全解耦，完全各向同性的特点，同时机构的两条支链分别控制机构的两个输出自由度，形成单闭环并联机构，简化了机构的复杂度，增加了机构的稳定性。(2)机构采用2R平行子链代替一般机构的移动驱动，使得机构支链二全部由转动副构成，支链二全都采用铰链连接，使得机构具有结构简单紧凑，刚性好的特点。(3)本发明中提供给两分支的驱动均为转动驱动，采用伺服电机驱动，且驱动直接安装在机架上，可以增加机构运动的稳定性，提高机构运动的速度和精度，使得机构的可操作性和可实现性大大增强。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明的结构简图

具体实施方式：

如图1中所示，一种无耦合完全各向同性一转动一移动二自由度空间并联机器人机构，由固定基座8、动平台操作器末端9、支链一和支链二组成。支链一由转动副1和移动副2组成，支链一的转动副1轴线与动平台转动轴线方向共线，移动副2方向与动平台移动方向共线；支链二由转动副3、转动副4、转动副5、转动副6、转动副7组成，其中转动副3和转动副4的轴线相互平行且垂直于动平台的移动轴线方向，转动副5、转动副6、转动副7的轴线方向相互平行，其方向均与动平台的移动方向共线。由转动副3和转动副4构成的一个2R平行子链，其2R子链之间不能含有其它运动副。两支链均采用伺服电机驱动，驱动电机安装在转动副1和转动副3的位置，实现了机构的一维移动和一维转动运动。

Claims

1.一种无耦合完全各向同性二自由度并联机器人机构，它包括定平台8、动平台操作器末端9、支链一、支链二组成；支链一由转动副1和移动副2组成，支链二由转动副3、转动副4、转动副5、转动副6、转动副7组成，这种并联机构结构紧凑、控制简单、刚性好。

2.根据权利要求1所述的一种无耦合完全各向同性一移动一转动二自由度空间并联机器人机构，其特征在于，支链一的转动副1轴线与动平台转动轴线方向共线，移动副2方向与动平台移动方向共线；支链二的转动副3和转动副4的轴线相互平行且垂直于动平台的移动轴线方向，转动副5、转动副6、转动副7的轴线方向相互平行，其方向均与动平台的移动方向共线。

3.如权利要求1中所述的一种无耦合完全各向同性一移动一转动二自由度空间并联机器人机构，其特点在于，采用独立驱动支链理论，即一条支链控制动平台的一个输出自由度；且其驱动副均采用伺服电机驱动，直接安装在接近基座处，这种机构具有结构紧凑，控制简单，刚性好等特点。

4.如权利要求1中所述的一种无耦合完全各向同性一移动一转动二自由度空间并联机器人机构，支链二中由转动副3和转动副4构成了一个2R平行子链，其2R子链之间不能含有其它运动副。