CN105127987B - 平面运动型解耦并联机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种平面运动型解耦并联机器人，包括固定平台、运动工作台和三条支链，其特征在于：三条支链由两条主移动支链和一条主转动支链组成，每条主移动支链均包括主动伸缩杆和圆盘滑块，主动伸缩杆的一端通过从动转动副与运动工作台连接，另一端和圆盘滑块的一面固接，圆盘滑块通过滚珠可动的嵌入到固定平台的矩形中空结构里面，主转动支链包括第一从动伸缩杆和第二从动伸缩杆，第一从动伸缩杆的一端通过主动转动副与固定平台连接，另一端与第二从动伸缩杆的一端连接，第二从动伸缩杆的另一端与运动工作台固接。本发明通过采用两条主移动支链中的伸缩杆和主转动支链中的转动副作为驱动关节，实现了两个移动和一个转动自由度的解耦控制。

Description

平面运动型解耦并联机器人
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体是涉及一种平面运动型解耦并联机器人。
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、机架以及连接两者的三个分支。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垂直的解耦型并联机器人。其技术方案为：
一种平面运动型解耦并联机器人，包括固定平台、运动工作台和连接于固定平台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，其中两个平面均含有矩形中空结构，三条支链由两条结构相同的主移动支链和一条主转动支链组成，每条主移动支链均包括主动伸缩杆和圆盘滑块，主动伸缩杆的一端通过从动转动副与运动工作台连接，另一端和圆盘滑块的一面固接，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，平面运动副对应的运动平面的法线与相应主动伸缩杆的中心轴线平行，从动转动副的转动轴线与相应主动伸缩杆的中心轴线垂直，两个主动伸缩杆的中心轴线互相垂直，主转动支链包括第一从动伸缩杆和第二从动伸缩杆，第一从动伸缩杆的一端通过主动转动副与固定平台连接，另一端与第二从动伸缩杆的一端连接，第二从动伸缩杆的另一端与运动工作台固接，主动转动副的转动轴线与两个从动转动副的转动轴线互相平行，第一从动伸缩杆和第二从动伸缩杆的中心轴线均垂直于主动转动副的转动轴线，且两者的夹角不为零。
本发明与现有技术相比，其优点为：（1）结构简单，便于实现大工作空间；（2）支链中关节数目少，刚度大，运动精度高；（3）通过采用两条主移动支链中的伸缩杆和主转动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、第二从动伸缩杆 2、第一从动伸缩杆 3、主动转动副 4、运动工作台5、从动转动副 6、主动伸缩杆 7、固定平台，7.1-后平面，7.2-左平面，7.3-下平面， 8、滚珠 9、圆盘滑块。
具体实施方式
固定平台7具有三个相互正交的平面，其中两个平面均含有矩形中空结构，三条支链由两条结构相同的主移动支链和一条主转动支链组成，每条主移动支链均包括主动伸缩杆6和圆盘滑块9，主动伸缩杆6的一端通过从动转动副5与运动工作台4连接，另一端和圆盘滑块9的一面固接，圆盘滑块9通过镶嵌在边缘的滚珠8可动的嵌入到固定平台7的矩形中空结构里面，与固定平台7共同组成平面运动副，平面运动副对应的运动平面的法线与相应主动伸缩杆6的中心轴线平行，从动转动副5的转动轴线与相应主动伸缩杆6的中心轴线垂直，两个主动伸缩杆6的中心轴线互相垂直，主转动支链包括第一从动伸缩杆2和第二从动伸缩杆1，第一从动伸缩杆2的一端通过主动转动副3与固定平台7连接，另一端与第二从动伸缩杆1的一端连接，第二从动伸缩杆1的另一端与运动工作台4固接，主动转动副3的转动轴线与两个从动转动副5的转动轴线互相平行，第一从动伸缩杆2和第二从动伸缩杆1的中心轴线均垂直于主动转动副3的转动轴线，且两者的夹角不为零。

Claims (1)

1.一种平面运动型解耦并联机器人，包括固定平台（7）、运动工作台（4）和连接于固定平台（7）与运动工作台（4）之间的三条支链，其特征在于：固定平台（7）具有三个相互正交的平面，分别为后平面（7.1）、左平面（7.2）以及下平面（7.3），其中后平面（7.1）和左平面（7.2）均含有矩形中空结构，三条支链由两条结构相同的主移动支链和一条主转动支链组成，一条主移动支链与后平面（7.1）连接，另一条主移动支链与左平面（7.2）连接，每条主移动支链均包括主动伸缩杆（6）和圆盘滑块（9），主动伸缩杆（6）的一端通过从动转动副（5）与运动工作台（4）连接，另一端和圆盘滑块（9）的一面固接，圆盘滑块（9）通过镶嵌在边缘的滚珠（8）可动的嵌入到固定平台（7）的矩形中空结构里面，与固定平台（7）共同组成平面运动副，平面运动副对应的运动平面的法线与相应主动伸缩杆（6）的中心轴线平行，从动转动副（5）的转动轴线与相应主动伸缩杆（6）的中心轴线垂直，两个主动伸缩杆（6）的中心轴线互相垂直，主转动支链包括第一从动伸缩杆（2）和第二从动伸缩杆（1），第一从动伸缩杆（2）的一端通过主动转动副（3）与固定平台（7）的下平面（7.3）连接，另一端与第二从动伸缩杆（1）的一端连接，第二从动伸缩杆（1）的另一端与运动工作台（4）固接，主动转动副（3）的转动轴线与两个从动转动副（5）的转动轴线互相平行，第一从动伸缩杆（2）和第二从动伸缩杆（1）的中心轴线均垂直于主动转动副（3）的转动轴线，且两者的夹角不为零。
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