CN107471201B - 一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构 - Google Patents

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Abstract

一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构,涉及机器人技术领域，该机构结构相对简单、易生产加工，减少了机构的奇异位形并改善了机构的力传递性能，可用于复杂曲面加工、运动模拟等领域。该机构包括基座，第一至第四支链组件，长连杆,动平台。本机构通过第一、第二、第三、第四支链组件与基座、长连杆和动平台连接构成。在本机构中，驱动施加在各支链上的移动副上，驱动方式可选用齿轮传动(图中省略)；动平台作为末端执行器，当各滑块在基座上滑动时，带动动平台作两移动一转动的三自由度运动。

Description

一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构。
背景技术
与串联机构相比,并联机构具有承载能力大、响应速度快及运动精度高等优点。因此受到学术界和产业界的关注,对它的理论研究和应用开发研究非常重视。几十年来，学者们不断致力于新型并联机器人构型的研发，其中，相对自由度为三的结构冗余并联机构是其中重要的一类，可应用于复杂曲面加工、运动模拟等领域。现有的三自由度并联机构多存在奇异位形较难规避、工作空间小的特点，限制了机构的应用。因此，提出一种可规避奇异位形、工作空间大的三自由度并联机构很有必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服背景技术存在的不足，提供一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构，实现工作平台在平面两个移动和一个转动的位姿变换，该并联机构应具有奇异位置少、大工作空间等优点。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构，该并联机器人机构包括：基座，第一至第四支链组件，长连杆，动平台。
第一支链组件包括：滑块，连杆。
构成第一支链组件的零部件间的连接：连杆的一端与滑块的伸出端形成转动副连接。
第三支链组件包括：滑块，连杆。
构成第三支链组件的零部件间的连接：连杆的一端与滑块的伸出端形成转动副连接。
第四支链组件和第一支链组件完全相同，第三支链组件和第二支链组件完全相同。
本机构通过第一、第二、第三、第四支链组件与基座、长连杆和动平台连接构成：第一支链组件的连杆的另一端与长连杆的一端配合形成转动副连接，第一支链组件的滑块的凹槽端与基座第一层圆形导轨配合形成移动副连接。第二支链组件的连杆的另一端与动平台配合形成转动副连接，第二支链组件的滑块的凹槽端与基座第二层圆形导轨配合形成移动副连接。第三支链组件的连杆的另一端与动平台配合形成转动副连接，第三支链组件的滑块的凹槽端与基座第二层圆形导轨配合形成移动副连接。第四支链组件的连杆的另一端与长连杆3的另一端配合形成转动副连接，第四支链组件的滑块的凹槽端与基座第一层圆形导轨配合形成移动副连接。长连杆的中间端与动平台形成转动副连接。
在本机构中，驱动施加在各支链上的移动副上，驱动方式可选用齿轮传动(图中省略)；动平台作为末端执行器，当各滑块在圆形导轨上滑动时，带动动平台作两移动一转动的三自由度运动。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：
本发明提出的并联机构可以执行平面两移动一转动，该机构结构相对简单、易生产加工，减少了机构的奇异位形并改善了机构的力传递性能，可用于复杂曲面加工、运动模拟等领域。
附图说明
图1一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构的结构示意图；
图2基座的结构示意图；
图3第一支链组件的结构示意图；
图4第二支链组件的结构示意图；
图5第三支链组件的结构示意图；
图6第四支链组件的结构示意图；
图7长连杆的结构示意图；
图8动平台的结构示意图；
图中：基座1，第一支链组件2-1，第二支链组件2-2，第三支链组件2-3，第四支链组件2-4，长连杆3，动平台4，第一连杆5-1，第二连杆5-2，第三连杆5-3，第四连杆5-4，第一滑块6-1，第二滑块6-2，第三滑块6-3，第四滑块6-4。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步说明。
一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构，该并联机器人机构包括：基座1，第一支链组件2-1，第二支链组件2-2，第三支链组件2-3，第四支链组件2-4，长连杆3，动平台4。
第一支链组件包括：第一连杆5-1，第一滑块6-1。
构成第一支链组件2-1的零部件间的连接：第一连杆5-1与第一滑块6-1的伸出端形成转动副连接。
第二支链组件2-2包括：第二连杆5-2，第二滑块6-2。
构成第二支链组件2-2的零部件间的连接：第二连杆5-2与第二滑块6-2的伸出端形成转动副连接。
第四支链组件2-4和第一支链组件2-1完全相同，第三支链组件2-3和第二支链组件2-2完全相同。
本机构通过第一支链组件2-1，第二支链组件2-2，第三支链组件2-3，第四支链组件2-4与基座1、长连杆3和动平台4连接构成：第一支链组件2-1的第一连杆5-1的另一端与长连杆3的一端C配合形成转动副连接，第一支链组件2-1的第一滑块6-1的凹槽端与基座1第一层圆形导轨配合形成移动副连接。第二支链组件2-2的第二连杆5-2的另一端与动平台4配合形成转动副连接，第二支链组件2-2的第二滑块6-2的凹槽端与基座1第二层圆形导轨配合形成移动副连接。第三支链组件2-3的第三连杆5-3的另一端与动平台4配合形成转动副连接，第三支链组件2-3的第三滑块6-3的凹槽端与基座1第二层圆形导轨配合形成移动副连接。第四支链组件2-4的第四连杆5-4的另一端与长连杆3的另一端E配合形成转动副连接，第四支链组件2-4的第四滑块6-4的凹槽端与基座1第一层圆形导轨配合形成移动副连接。长连杆3的中间端D与动平台形成转动副连接。
在本机构中，驱动施加在第一支链组件2-1，第二支链组件2-2，第三支链组件2-3，第四支链组件2-4上的移动副上，驱动方式可选用齿轮传动(图中省略)；动平台4作为末端执行器，当第一滑块6-1，第二滑块6-2，第三滑块6-3，第四滑块6-4在基座1上滑动时，带动动平台4作两移动一转动的三自由度运动。

Claims (3)

1.一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构，该并联机器人机构包括：基座(1)，第一支链组件(2-1)，第二支链组件(2-2)，第三支链组件(2-3)，第四支链组件(2-4)，长连杆(3)，动平台(4)；
第一支链组件(2-1)包括：第一连杆(5-1)，第一滑块(6-1)；
构成第一支链组件的零部件间的连接：第一连杆(5-1)一端与第一滑块(6-1)的伸出端形成转动副连接；
第二支链组件(2-2)包括：第二连杆(5-2)，第二滑块(6-2)；
构成第二支链组件的零部件间的连接：第二连杆(5-2)一端与第二滑块(6-2)的伸出端形成转动副连接；
第三支链组件(2-3)包括：第三连杆(5-3)，第三滑块(6-3)；
构成第三支链组件的零部件间的连接：第三连杆(5-3)一端与第三滑块(6-3)的伸出端形成转动副连接；
第四支链组件(2-4)包括：第四连杆(5-4)，第四滑块(6-4)；
构成第四支链组件的零部件间的连接：第四连杆(5-4)一端与第四滑块(6-4)的伸出端形成转动副连接；
第四支链组件(2-4)和第一支链组件(2-1)完全相同，第三支链组件(2-3)和第一支链组件(2-1)完全相同；
第一支链组件(2-1)与长连杆(3)通过转动副连接，与基座(1)通过移动副连接；第二支链组件(2-2)与动平台(4)通过转动副连接，与基座(1)通过移动副连接；第三支链组件(2-3)与动平台(4)通过转动副连接，与基座(1)通过移动副连接；第四支链组件(2-4)与长连杆(3)通过转动副连接，与基座(1)通过移动副连接；长连杆(3)与动平台(4)通过转动副连接。
2.根据权利要求1所述的一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构，其特征在于：通过第一支链组件(2-1)，第二支链组件(2-2)，第三支链组件(2-3)，第四支链组件(2-4)与基座(1)、长连杆(3)和动平台(4)连接构成：第一支链组件(2-1)的第一连杆(5-1)的另一端与长连杆(3)的一端(C)配合形成转动副连接，第一支链组件(2-1)的第一滑块(6-1)的凹槽端与基座(1)第一层圆形导轨配合形成移动副连接，第二支链组件(2-2)的第二连杆(5-2)的另一端与动平台(4)配合形成转动副连接，第二支链组件(2-2)的第二滑块(6-2)的凹槽端与基座(1)第二层圆形导轨配合形成移动副连接。
3.根据权利要求2所述的一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构，其特征在于：第三支链组件(2-3)的第三连杆(5-3)的另一端与动平台(4)配合形成转动副连接，第三支链组件(2-3)的第三滑块(6-3)的凹槽端与基座(1)第二层圆形导轨配合形成移动副连接，第四支链组件(2-4)的第四连杆(5-4)的另一端与长连杆(3)的另一端(E)配合形成转动副连接，第四支链组件(2-4)的第四滑块(6-4)的凹槽端与基座(1)第一层圆形导轨配合形成移动副连接长连杆(3)的中间端(D)与动平台形成转动副连接。
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