CN105437217A - 4pss+1prpu型五自由度并联机器人 - Google Patents

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路懿
于晶晶
叶妮佳
路扬
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

Abstract

一种4PSS+1PRPU型五自由度并联机器人，它包括机座、动平台以及联接机座和动平台的4个相同的PSS型分支和1个PRPU型分支，其中，机座上设有3条相互平行的直线导轨，动平台上设有4个圆周均布的球支座和1个中心孔；4个PSS型分支中的直杆的一端分别与移动驱动器球副联接，该直杆的另一端分别与动平台上的球副支座联接，上述移动驱动器两两一组分别设在机座的两侧直线导轨上；PRPU型分支中的活塞杆一端与设在机座的中间直线导轨上的移动驱动器转动联接，活塞缸一端与设在动平台中心孔内的圆柱下端转动联接。本发明结构简单，动平台位置和姿态工作空间大，灵活性好，承载能力高和容易控制，在机器人和高端数控制造装备领域具有广泛应用前景。

Description

4PSS+1PRPU型五自由度并联机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别s涉及一种并联机器人。
背景技术
并联机器人相对具有机构刚度大，承载能力强，末端质量轻，惯性小，位置误差不累积等特点，应用上与串联机器人优势互补。多年来，六自由度并联机构已成为构造多种并联机器人/机床的主体机构。与六自由度并联机器人/机床相比，五自由度并联机器人/机床具有结构更简单、驱动数少、更容易控制的优点，且满足刀具法向加工自由曲面要求，故近年来备受专家们的关注。公开号为CN1258585的专利公开了正交五自由度五轴并联虚拟轴机床；公开号为CN1462672公开了五自由度并联解耦机构；公开号为CN1371786的专利公开含UPRP型约束分支五轴联动并联机床机构；公开号为CN101049692B的专利公开了由三自由度并联机构与二自由度刀架混联的五自由度混联机器人；公开号为CN1546287B的专利公开了空间五自由度并联机器人和一种冗余驱动五自由度并联机床；2002年Tsai和方跃法设计一种过约束五自由度并联机构，公开号为CN100427276C的专利公开了3移2转五自由度并联机构，用机座上三个平行导轨提供5个移动驱动支撑。2009-2012年路懿等提出含双复合等效球副五自由度并联机器人，含双复合驱动分支三腿五自由度并联机构和含中间UPU型被动约束分支5SPS+UPU型五自由度并联机构；公开号为CN101623866B的专利公开了五自由度双重驱动并联机构；2011年Gosselin等提出一种全对称具有3转2移运动的5-RPUR型五自由度并联机构。上述五自由度并联机构各具特色。在确保五自由度并联机器人优势前提下，如何进一步简化结构，增大动平台位置工作空间和灵巧度，是机器人研究领域专家们不懈努力的方向。目前对其研究逐步从试验研究转入到实际应用，已成为机器人和高端装备制造领域研究热点的和前沿。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高刚度、承载力大、工作空间大、结构简单，运动精度高、控制容易的4PSS+1PRPU型五自由度并联机器人。
本发明包括机座、动平台以及连接机座和动平台的4个相同的PSS型分支和1个PRPU型分支，其中，机座上设有3条相互平行的直线导轨，动平台上设有4个圆周均布的球支座和1个中心孔；4个PSS型分支中的直杆的一端通过球铰与移动驱动器联接，该直杆的另一端分别通过球铰与动平台上的球副支座联接，上述移动驱动器两两一组分别与设在机座的两侧直线导轨移动联接；PRPU型分支中的活塞杆一端通过销轴与中间移动驱动器转动联接，中间移动驱动器与设在机座的中间直线导轨移动联接，活塞杆与活塞缸滑动联接，活塞缸一端通过销轴与设在动平台中心孔内的圆柱下端转动联接。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构对称、简单，简化了总体结构。
2、所有移动驱动器都安装在机座上，避免其振动影响运动精度。
3、每个PSS分支承载力大、受力好、通用性互换性好。
4、PRRU型移动驱动分支能有效增大位置工作空间和灵活工作空间，避免工作空间内的奇异。
5、由于动平台位置和姿态工作空间大，灵活性好，承载能力高和容易控制，在高端数控制造及重型并联装备、航空航天模拟及探测装备、军事装备、生物医疗及仿生操作装置、多维力传感器、微纳米操作装置、人体康复装置及相应领域都有广泛应用前景。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
图中：1-机座、2-动平台、3-移动驱动器、4-直杆、5-中间移动驱动器、6-活塞杆、7-活塞缸、8-销轴。
具体实施方式
在图1所示的4PSS+1PRPU型五自由度并联机器人示意图中，机座1上设有3条平行的直线导轨，动平台2上设有4个圆周均布的球副支座；4个结构相同的PSS型分支中的直杆的一端通过球铰与移动驱动器3连接，该直杆的另一端分别通过球铰与动平台上的球副支座联接，上述移动驱动器两两一组分别与设在机座的两侧直线导轨移动联接；PRPU型分支中的活塞杆6一端设有水平孔，该水平孔与设在机座的中间直线导轨上的中间移动驱动器5上的水平孔通过销轴转动连接，活塞杆与活塞缸滑动联接，活塞缸7一端也设有水平孔，该水平孔通过销轴8与圆柱上的水平孔转动联接，该圆柱与动平台的中心孔转动联接。

Claims (3)

1.一种4PSS+1PRPU型五自由度并联机器人，它包括机座、动平台以及连接机座和动平台的4个相同的PSS型分支和1个PRPU型分支，其特征在于：机座上设有3条相互平行的直线导轨，动平台上设有4个圆周均布的球支座和1个中心孔。
2.根据权利要求1所述4PSS+1PRPU型五自由度并联机器人，其特征在于：所述PSS型分支中的直杆的一端通过球铰与移动驱动器联接，该直杆的另一端通过球铰与动平台上的球副支座联接，上述移动驱动器两两一组分别与设在机座的两侧直线导轨移动联接。
3.根据权利要求1所述4PSS+1PRPU型五自由度并联机器人，其特征在于：所述PRPU型分支中的活塞杆一端通过销轴与中间移动驱动器转动联接，该中间移动驱动器与设在机座的中间直线导轨移动联接，活塞杆与活塞缸滑动联接，活塞缸一端通过销轴与设在动平台中心孔内的圆柱下端转动联接。
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