CN105196300A - 自协调驱动型二转动微操作机器人 - Google Patents

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张彦斐
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Abstract

本发明提供一种自协调驱动型二转动微操作机器人，包括固定平台、运动平台、两条驱动支链和两条运动支链，其特征在于：一条运动支链含有第一驱动杆和连接杆，另一条运动支链含有第二驱动杆，每条驱动支链均含有微位移驱动装置和协调块，其中协调块的一端通过滚珠与相应的第一驱动杆或第二驱动杆压紧，另一端与微位移驱动装置的输出端固接，微位移驱动装置的底座与固定平台固接，五个柔性转动副的转动轴线交于一点。本发明通过引入协调块和滚珠，实现了微位移驱动装置的直线位移输出与驱动杆转动的协调，避免了过约束问题，能够有效提高微操作机器人的运动精度，同时结构中只采用柔性转动副实现二自由度微转动，具有结构紧凑，刚度大等优点。

Description

自协调驱动型二转动微操作机器人
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体是涉及一种自协调驱动型二转动微操作机器人。
背景技术
微操作机器人通常采用并联微动结构，具有无摩擦、无间隙、响应快、结构紧凑等特点，因此广泛应用于染色体切割、芯片制造、微机电产品的加工、装配等细微操作领域。
六十年代初在国外，Ellis提出用并联机构作为微动操作机械手，并应用于生物技术和显微外科；Magnani和Pernette研究了转动副、移动副、虎克铰和球铰的柔性铰链形式；Kallio研制了三自由度微操作并联机器人；Hara和Henimi研究了平面三自由度和六自由度微动机器人；Hudgens和Tesar研究了六自由度并联微操作器，用于精密的误差补偿和精密力控制；Lee对实现一个移动两个转动的三自由度并联微动机构进行了研究。目前在国内，北京航空航天大学研制了两级解耦的六自由度串并联微操作机器人和三自由度并联Delta机构的微操作机器人；哈尔滨工业大学先后研制了6-PSS和6-SPS六自由度并联Stewart微动机器人；河北工业大学研制了正交解耦结构的6-PSS型微操作平台；西安交通大学研制了大行程纳米分辨率加载机构。
目前多数微操作机器人均采用了柔性铰链连接的杠杆放大机构以实现微位移的放大输出，但所采用的杠杆放大机构均存在机构的过约束问题，因此在弹性铰链发生变形的同时，也会引起弹性构件的微小变形，尤其在实现较大微位移输出时，该现象更为明显，不利于机构运动精度的进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够避免结构上过约束问题的自协调驱动型二转动微操作机器人。其技术方案为：
一种自协调驱动型二转动微操作机器人，包括固定平台、运动平台、两条结构相同的驱动支链和连接于固定平台与运动平台之间的两条结构不同的运动支链，其特征在于：一条运动支链含有第一驱动杆和连接杆，其中连接杆的一端通过柔性转动副与运动平台连接，另一端通过柔性转动副与第一驱动杆的一端连接，第一驱动杆的另一端通过柔性转动副与固定平台连接，另一条运动支链含有第二驱动杆，第二驱动杆的一端通过柔性转动副与运动平台连接，另一端通过柔性转动副与固定平台连接，每条驱动支链均含有微位移驱动装置和协调块，其中协调块的一端具有球窝结构，并且通过滚珠与相应的第一驱动杆或第二驱动杆压紧，另一端与微位移驱动装置的输出端固接，微位移驱动装置的底座与固定平台固接，五个柔性转动副的转动轴线交于一点。
本发明与现有技术相比，通过驱动两个微位移驱动装置，运动平台可以获得两个转动自由度，具体表现为绕通过组成固定平台和运动平台之间最短运动支链的两个柔性转动副轴线交点，同时属于这两个柔性转动副轴线所确定平面的任意直线转动。自协调驱动型二转动微操作机器人的优点为：（1）通过引入协调块和滚珠，实现了微位移驱动装置的直线位移输出与驱动杆转动的协调，避免了过约束问题，能够有效提高微操作机器人的运动精度；（2）结构中只采用柔性转动副实现二自由度微转动，具有结构紧凑，刚度大等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、微位移驱动装置2、协调块3、滚珠4、第一驱动杆5、连接杆6、运动平台7、第二驱动杆8、固定平台9、柔性转动副。
具体实施方式
一条运动支链含有第一驱动杆4和连接杆5，其中连接杆5的一端通过柔性转动副9与运动平台6连接，另一端通过柔性转动副9与第一驱动杆4的一端连接，第一驱动杆4的另一端通过柔性转动副9与固定平台8连接，另一条运动支链含有第二驱动杆7，第二驱动杆7的一端通过柔性转动副9与运动平台6连接，另一端通过柔性转动副9与固定平台8连接，每条驱动支链均含有微位移驱动装置1和协调块2，其中协调块2的一端具有球窝结构，并且通过滚珠3与相应的第一驱动杆4或第二驱动杆7压紧，另一端与微位移驱动装置1的输出端固接，微位移驱动装置1的底座与固定平台8固接，五个柔性转动副9的转动轴线交于一点。

Claims (1)

1.一种自协调驱动型二转动微操作机器人，包括固定平台（8）、运动平台（6）、两条结构相同的驱动支链和连接于固定平台（8）与运动平台（6）之间的两条结构不同的运动支链，其特征在于：一条运动支链含有第一驱动杆（4）和连接杆（5），其中连接杆（5）的一端通过柔性转动副（9）与运动平台（6）连接，另一端通过柔性转动副（9）与第一驱动杆（4）的一端连接，第一驱动杆（4）的另一端通过柔性转动副（9）与固定平台（8）连接，另一条运动支链含有第二驱动杆（7），第二驱动杆（7）的一端通过柔性转动副（9）与运动平台（6）连接，另一端通过柔性转动副（9）与固定平台（8）连接，每条驱动支链均含有微位移驱动装置（1）和协调块（2），其中协调块（2）的一端具有球窝结构，并且通过滚珠（3）与相应的第一驱动杆（4）或第二驱动杆（7）压紧，另一端与微位移驱动装置（1）的输出端固接，微位移驱动装置（1）的底座与固定平台（8）固接，五个柔性转动副（9）的转动轴线交于一点。
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