CN105108742B - 解耦型两平动一转动并联机器人 - Google Patents

解耦型两平动一转动并联机器人 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种解耦型两平动一转动并联机器人，包括固定平台、圆盘滑块、运动工作台和连接于圆盘滑块与运动工作台之间的三条支链，其特征在于：固定平台具有三个相互正交的平面，每个平面均含有矩形中空结构，圆盘滑块通过镶嵌在边缘的滚珠可动的嵌入到固定平台的矩形中空结构里面，第一条支链中第一伸缩杆的一端通过第一转动副与运动工作台连接，另一端和圆盘滑块固接，第二条支链中定长杆的一端通过第二转动副与运动工作台连接，另一端和圆盘滑块固接，第三条支链中第二伸缩杆的一端与运动工作台固接，另一端和圆盘滑块固接。本发明采用第一伸缩杆、第二伸缩杆和另一条支链中的转动副作为驱动关节，实现了两平动一转动自由度的完全解耦控制。

Description

解耦型两平动一转动并联机器人
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体是涉及一种解耦型两平动一转动并联机器人。
背景技术
并联机器人与串联机器人在结构和性能特点上呈对偶关系，与传统的串联机器人相比，并联机器人具有结构刚度大，承载力高，惯性小，响应速度快，精度高等优点，被广泛应用在机械制造等相关领域。
少自由度并联机器人以其自身的特点和应用潜力吸引了国内外大批学者进行研究，天津大学的田延岭等人研制了一种大行程两平动一转动精密定位平台，由基座和设置在其内部的动平台组成，具有结构简单紧凑，输出位移较大，轴向刚度高等特点，可作为纳米微操作系统的辅助定位平台，具有微量进给和精密定位功能。北京工业大学的丁华锋等人研制了一种两转一移的三自由度非对称并联机器人机构，该机构包括动平台、机架以及连接的三个分支。燕山大学的曾达幸等人研制了一种两移动一转动解耦并联机器人机构，包括定平台、动平台以及连接它们的三个分支，结构完全相同的两个分支均由一个圆柱副和两个转动副以及连接他们的两个连杆组成，另一分支由四个转动副和连接它们的三个连杆组成。
上述研究成果中涉及到不同类型的并联机器人，但仍有许多少自由度并联机构有待开发，其中具有两平动一转动的解耦型并联机器人类型仍比较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有两个移动自由度和一个转动自由度，并且转动轴线与移动平面平行的解耦型并联机器人。其技术方案为：
一种解耦型两平动一转动并联机器人，包括固定平台、圆盘滑块、运动工作台和连接于圆盘滑块与运动工作台之间的三条支链，其特征在于：固定平台具有三个相互正交的平面，每个平面均含有矩形中空结构，圆盘滑块通过镶嵌在边缘的滚珠可动的嵌入到固定平台的矩形中空结构里面，与固定平台共同组成平面运动副，第一条支链为一个第一伸缩杆，第一伸缩杆的一端通过第一转动副与运动工作台连接，另一端和圆盘滑块的一面固接，第二条支链为一个定长杆，定长杆的一端通过第二转动副与运动工作台连接，另一端和圆盘滑块的一面固接，第三条支链为一个第二伸缩杆，第二伸缩杆的一端与运动工作台固接，另一端和圆盘滑块的一面固接，第一伸缩杆和第二伸缩杆的中心轴线均与与其固接的圆盘滑块和固定平台组成的平面运动副对应的运动平面的法线平行，第一转动副和第二转动副的转动轴线均与第二伸缩杆的中心轴线平行。
本发明与现有技术相比，其优点为：（1）结构简单、设计制造成本低，便于实现大的工作空间；（2）支链中关节数目少，因此刚度大，易于保证运动精度；（3）在结构上三条支链正交布置，通过采用两条支链中的伸缩杆和另一条支链中的转动副作为驱动关节，实现了运动工作台两个移动自由度和一个转动自由度的解耦控制。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、固定平台 1.1、左平面 1.2、下平面 1.3、后平面 2、第一伸缩杆 3、第一转动副 4、滚珠 5、圆盘滑块 6、定长杆 7、第二转动副 8、运动工作台 9、第二伸缩杆。
具体实施方式
固定平台1具有三个相互正交的平面，每个平面均含有矩形中空结构，圆盘滑块5通过镶嵌在边缘的滚珠4可动的嵌入到固定平台1的矩形中空结构里面，与固定平台1共同组成平面运动副，第一条支链为一个第一伸缩杆2，第一伸缩杆2的一端通过第一转动副3与运动工作台8连接，另一端和圆盘滑块5的一面固接，第二条支链为一个定长杆6，定长杆6的一端通过第二转动副7与运动工作台8连接，另一端和圆盘滑块5的一面固接，第三条支链为一个第二伸缩杆9，第二伸缩杆9的一端与运动工作台8固接，另一端和圆盘滑块5的一面固接，第一伸缩杆2和第二伸缩杆9的中心轴线均与与其固接的圆盘滑块5和固定平台1组成的平面运动副对应的运动平面的法线平行，第一转动副3和第二转动副7的转动轴线均与第二伸缩杆9的中心轴线平行。

Claims (1)

1.一种解耦型两平动一转动并联机器人，包括固定平台（1）、圆盘滑块（5）、运动工作台（8）和连接于圆盘滑块（5）与运动工作台（8）之间的三条支链，其特征在于：固定平台（1）具有三个相互正交的平面，分别为左平面（1.1）、下平面（1.2）和后平面（1.3），每个平面均含有矩形中空结构，圆盘滑块（5）通过镶嵌在边缘的滚珠（4）可动的嵌入到固定平台（1）的矩形中空结构里面，与固定平台（1）共同组成平面运动副，第一条支链为一个第一伸缩杆（2），第一伸缩杆（2）的一端通过第一转动副（3）与运动工作台（8）连接，另一端和圆盘滑块（5）的一面固接，第一条支链中的圆盘滑块（5）通过镶嵌在边缘的滚珠（4）可动的嵌入到固定平台（1）中的左平面（1.1）的矩形中空结构里面，第二条支链为一个定长杆（6），定长杆（6）的一端通过第二转动副（7）与运动工作台（8）连接，另一端和圆盘滑块（5）的一面固接，第二条支链中的圆盘滑块（5）通过镶嵌在边缘的滚珠（4）可动的嵌入到固定平台（1）中的下平面（1.2）的矩形中空结构里面，第三条支链为一个第二伸缩杆（9），第二伸缩杆（9）的一端与运动工作台（8）固接，另一端和圆盘滑块（5）的一面固接，第三条支链中的圆盘滑块（5）通过镶嵌在边缘的滚珠（4）可动的嵌入到固定平台（1）中的后平面（1.3）的矩形中空结构里面，第一伸缩杆（2）和第二伸缩杆（9）的中心轴线均与与其固接的圆盘滑块（5）和固定平台（1）组成的平面运动副对应的运动平面的法线平行，第一转动副（3）和第二转动副（7）的转动轴线均与第二伸缩杆（9）的中心轴线平行。
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