CN108582034B - 一种含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人及其移动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人及其移动方法,所述的机器人包括方形机架,在该方形机架顶面相对的两根横梁上各安装两个牵引单元,所述的牵引单元包括绕线滑轮和可以驱动其旋转的电动机;在该方形机架的四根竖直梁上各安装有一个滑轮单元;在方形机架内有一悬挂平台,该悬挂平台顶面的四个顶点各与一根上悬索相连、底面的四个顶点各与一根下悬索相连。本发明所公开的并联机器人,悬挂平台在方形机架内移动时可以始终保持水平而不会发生倾斜,解决了现有索并联机器人做业时表面不平稳的难题,在贵重物体搬运、自动拍摄、天文观测、水下运动稳定等领域有着广泛的应用前景。

Description

一种含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人及其移动方法
技术领域
本发明属于位移控制领域,特别涉及该领域中的一种含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人及其移动方法。
背景技术
专利申请CN102117075A公开了一种悬索牵引摄影摄像机机位的控制方法,包括四根可调节的牵引索,从而控制摄影机移动。然而,此类机器人因为只有四根单独的牵引索,导致在实际运用中,摄影机会出现倾斜晃动,不能保持水平。
专利申请CN105364911A公开了一种支撑式空间四索超跨度机器人,包括机械支撑框架、出索机构、运动机构和末端执行器,可以实现机构大范围超跨度的运动。然而,此机构只有三个自由度,无法实现旋转,并且也不能保持移动时平稳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人及其移动方法。
本发明采用如下技术方案:
一种含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人,其改进之处在于:所述的机器人包括方形机架,在该方形机架顶面相对的两根横梁上各安装两个牵引单元,各牵引单元跟机架顶面与其相邻的顶点之间的距离均相等,所述的牵引单元包括绕线滑轮和可以驱动其旋转的电动机;在该方形机架的四根竖直梁上各安装有一个滑轮单元,各滑轮单元跟机架顶面与其相邻的顶点之间的距离均相等,所述的滑轮单元包括安装在竖直梁上的底盘,在底盘上从上到下依次设置上滑轮、上出线口、下滑轮和下出线口,其中上出线口和下出线口在竖直方向相互对齐,并且两者之间的距离与下述悬挂平台竖直梁的长度相等;在方形机架内有一悬挂平台,该悬挂平台顶面的四个顶点各与一根上悬索相连、底面的四个顶点各与一根下悬索相连,四根上悬索分别经过与其相邻的上出线口绕过相应的上滑轮,而四根下悬索则分别经过与其相邻的下出线口绕过相应的下滑轮,而后从同一滑轮单元绕出的上悬索和下悬索交叉缠绕成一股,该股悬索绕过相邻牵引单元的绕线滑轮后,其末端与配重块相连接。
进一步的,在方形机架上安装控制牵引单元电动机正反转的控制盒。
进一步的,所述的控制盒安装在方形机架顶面未安装牵引单元的一根横梁上。
进一步的,在方形机架上安装为电动机和控制盒供电的电池。
进一步的,所述电池安装在方形机架底面的一根横梁上。
进一步的,所述上滑轮和下滑轮的半径相等。
进一步的,所述上滑轮和下滑轮的圆心在一条铅垂线上。
一种移动方法,使用上述含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人,其改进之处在于:
通过控制牵引单元电动机的正反转实现绕线滑轮顺时针或者逆时针旋转,从而控制与该牵引单元相连之上悬索和下悬索的同步放出与收回;
通过同步放出与悬挂平台一侧面相连的上悬索和下悬索,而同步收回与悬挂平台另一侧面相连的上悬索和下悬索来实现悬挂平台在方形机架内前后左右的水平移动;
通过同步放出与悬挂平台相连的上悬索和下悬索实现悬挂平台在方形机架内的下移,通过同步收回与悬挂平台相连的上悬索和下悬索实现悬挂平台在方形机架内的上移;
通过同步放出与方桶形悬挂平台一对角线相连的上悬索和下悬索,而同步收回与悬挂平台另一对角面相连的上悬索和下悬索来实现悬挂平台在方形机架内的水平旋转。
本发明的有益效果是:
本发明所公开的机器人,上悬索和下悬索交叉缠绕成一股后末端与配重块相连接,使上悬索和下悬索始终保持绷直状态;上出线口和下出线口在同一铅垂线上,并且两者之间的距离与悬挂平台竖直梁的长度相等,使上悬索和下悬索相互平行,在四组平行上悬索和下悬索的共同拉动下使悬挂平台的竖直梁和方形机架的竖直梁始终保持平行,即悬挂平台在方形机架内移动时可以始终保持水平而不会发生倾斜,解决了现有索并联机器人做业时表面不平稳的难题,在贵重物体搬运、自动拍摄、天文观测、水下运动定等领域有着广泛的应用前景。
本发明所公开的移动方法,可以通过同时调整四组上悬索和下悬索的同步放出与收回,实现悬挂平台在前后,左右,上下和旋转四个自由度的移动,解决了现有技术中无法实现旋转及移动不平稳的难题。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开机器人的结构示意图;
图2是本发明实施例1所公开机器人中牵引单元的结构示意图;
图3是本发明实施例1所公开机器人中滑轮单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1,如图1所示,本实施例公开了一种含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人,所述的机器人包括方形机架1,在该方形机架顶面相对的两根横梁上各安装两个牵引单元2,各牵引单元跟机架顶面与其相邻的顶点之间的距离均相等,如图2所示,所述的牵引单元包括绕线滑轮9和可以驱动其旋转的电动机8;在该方形机架的四根竖直梁上各安装有一个滑轮单元3,各滑轮单元跟机架顶面与其相邻的顶点之间的距离均相等,如图3所示,所述的滑轮单元包括安装在竖直梁上的底盘13,在底盘上从上到下依次设置上滑轮11、上出线口16、下滑轮12和下出线口17,其中上出线口和下出线口在同一铅垂线上,,并且两者之间的距离与下述悬挂平台竖直梁的长度相等;在方形机架内有一悬挂平台5,本实施例中的悬挂平台为立方体形状,实际需要中还可以变换为长方体或其它形状,并可以在边缘增加防护栏等,该悬挂平台顶面的四个顶点各与一根上悬索14相连、底面的四个顶点各与一根下悬索15相连,四根上悬索14分别经过与其相邻的上出线口16绕过相应的上滑轮11,而四根下悬索15则分别经过与其相邻的下出线口17绕过相应的下滑轮12,而后从同一滑轮单元绕出的上悬索和下悬索交叉缠绕成一股,该股悬索18绕过相邻牵引单元的绕线滑轮9后,其末端与配重块10相连接。
在本实施例中,在方形机架上安装控制牵引单元电动机正反转的控制盒6。所述的控制盒安装在方形机架顶面未安装牵引单元的一根横梁上。在方形机架上安装为电动机和控制盒供电的电池。所述电池安装在方形机架底面的一根横梁上。所述上滑轮和下滑轮的半径相等。所述上滑轮和下滑轮的圆心在同一铅垂线上,即上滑轮与下滑轮的圆心连线与方形机架的竖直梁平行。
本实施例还公开了一种移动方法,使用上述含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人:
通过控制牵引单元电动机的正反转实现绕线滑轮9顺时针或者逆时针旋转,从而控制与该牵引单元相连之上悬索14和下悬索15的同步放出与收回;
通过同步放出与悬挂平台5一侧面相连的上悬索14和下悬索15,而同步收回与悬挂平台另一侧面相连的上悬索14和下悬索15来实现悬挂平台在方形机架内前后左右的水平移动;
通过同步放出与悬挂平台5相连的上悬索14和下悬索15实现悬挂平台5在方形机架内的下移,通过同步收回与悬挂平台5相连的上悬索14和下悬索15实现悬挂平台5在方形机架内的上移;
通过同步放出与悬挂平台5一对角面相连的上悬索14和下悬索15,而同步收回与悬挂平台5另一对角线相连的上悬索14和下悬索15来实现悬挂平台5在方形机架内的水平旋转。

Claims (1)

1.一种移动方法,使用含有平行悬索的四自由度悬索并联机器人,所述的机器人包括方形机架,在该方形机架顶面相对的两根横梁上各安装两个牵引单元,各牵引单元跟机架顶面与其相邻的顶点之间的距离均相等,所述的牵引单元包括绕线滑轮和可以驱动其旋转的电动机;在该方形机架的四根竖直梁上各安装有一个滑轮单元,各滑轮单元跟机架顶面与其相邻的顶点之间的距离均相等,所述的滑轮单元包括安装在竖直梁上的底盘,在底盘上从上到下依次设置上滑轮、上出线口、下滑轮和下出线口,其中上出线口和下出线口在竖直方向相互对齐,并且两者之间的距离与下述悬挂平台竖直梁的长度相等;在方形机架内有一悬挂平台,该悬挂平台顶面的四个顶点各与一根上悬索相连、底面的四个顶点各与一根下悬索相连,四根上悬索分别经过与其相邻的上出线口绕过相应的上滑轮,而四根下悬索则分别经过与其相邻的下出线口绕过相应的下滑轮,而后从同一滑轮单元绕出的上悬索和下悬索交叉缠绕成一股,该股悬索绕过相邻牵引单元的绕线滑轮后,其末端与配重块相连接,其特征在于:
通过控制牵引单元电动机的正反转实现绕线滑轮顺时针或者逆时针旋转,从而控制与该牵引单元相连之上悬索和下悬索的同步放出与收回;
通过同步放出与悬挂平台一侧面相连的上悬索和下悬索,而同步收回与悬挂平台另一侧面相连的上悬索和下悬索来实现悬挂平台在方形机架内前后左右的水平移动;
通过同步放出与悬挂平台相连的上悬索和下悬索实现悬挂平台在方形机架内的下移,通过同步收回与悬挂平台相连的上悬索和下悬索实现悬挂平台在方形机架内的上移;
通过同步放出与悬挂平台一对角线相连的上悬索和下悬索,而同步收回与悬挂平台另一对角面相连的上悬索和下悬索来实现悬挂平台在方形机架内的水平旋转。
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