CN112621728B - 一种面向3c装配的七自由度双模块并联协作机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种七自由度双模块并联协作机器人，包括：框架组件、三移动一转动并联机构、纯转动三自由度机构。三移动一转动并联机构包括：四个驱动支链，每个驱动支链包括滑块和连杆组件，滑块都被设置成沿互相平行的直线方向运动，连杆组件的一端通过球面副与滑块连接；分别与每个驱动支链的连杆组件另一端通过球面副连接的动平台。纯转动三自由度机构包括：纯转动平台；中心转动支链，该中心转动支链的上端通过万向联轴节与纯转动平台底部连接，其下端通过球面副与基座上安装的支柱连接；三个直线驱动支链，每个支链包括直线滑动件和推杆组件，该推杆组件的下端通过球面副与直线滑动件连接，其上端通过球面副与纯转动平台底部边缘连接。

Description

一种面向3C装配的七自由度双模块并联协作机器人

技术领域

本发明涉及一种七自由度双模块并联协作机器人。

背景技术

3C产品是计算机类、通信类和消费类电子产品三者的统称，3C产品的装配具有重复性高、装配复杂、耗时较多等特点，非常适合使用装配机器人对装配过程进行自动化和机械化改造。

如今普遍使用的装配机器人主要以六自由度单机械臂的形式出现，灵巧性和精度不足，难以满足3C装配的需求。一方面，在实际3C装配中，仅仅实现空间上任意移动的六自由度机构由于奇异位姿的存在和对避障的要求，位姿受到一定限制，且为了防止外界环境的影响需要安装上也较为复杂。此外，以单臂实现如此多的自由度，关节累积误差影响较大，刚度也较小，对装配精度造成显著影响。

以上这些技术问题的普遍存在，阻碍了装配机器人在3C装配领域的应用，亟待解决。

发明内容

本发明提供一种七自由度双模块并联协作机器人，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的技术方案一方面为一种七自由度双模块并联协作机器人，其包括：在底部具有基座的框架组件、支撑在所述的框架组件上部的三移动一转动并联机构、支撑在所述的框架组件下部的纯转动三自由度机构。三移动一转动并联机构包括：支撑在框架组件的四个不同位置的四个驱动支链，每个驱动支链包括滑块和连杆组件，四个驱动支链的滑块都被设置成沿互相平行的直线方向运动，该连杆组件的第一端通过球面副与所述的滑块连接；具有自转轴(AR)的动平台，该动平台分别与每个驱动支链的连杆组件的第二端通过球面副连接；其中，所述的四个驱动支链包括第一驱动支链、与所述的第一驱动支链相邻布置的第二驱动支链、与所述的第一驱动支链相对布置的第三驱动支链和与所述的第二驱动支链相对布置的第四驱动支链。纯转动三自由度机构包括：纯转动平台；安装在基座上的中心转动支链，该中心转动支链的上端通过万向联轴节与所述的纯转动平台底部的中间位置连接，该中心转动支链的下端通过球面副与基座上安装的支柱连接；安装在基座上的三个直线驱动支链，所述的三个直线驱动支链中的每一个直线驱动支链包括直线滑动件和推杆组件，该推杆组件的下端通过球面副与所述的直线滑动件连接，该推杆组件的上端通过球面副与所述的纯转动平台底部的边缘位置连接，其中，所述的三个直线驱动支链的直线滑动件的运动方向延长线相交于所述的中心转动支链的转轴上。其中，所述的三移动一转动并联机构的动平台与所述的纯转动三自由度机构的纯转动平台之间设有协作工作区域。

进一步，所述的第一驱动支链的连杆组件的第二端的球面副的公共中心点(P1)和所述的第三驱动支链的连杆组件的第二端的球面副的公共中心点(P3)之间的连线与所述的动平台的自转轴(AR)垂直。

进一步，在所述的三移动一转动并联机构中：每个驱动支链包括直线运动输出装置，该直线运动输出装置包括丝杆螺母零件和旋转电机，或者所述直线运动输出装置包括直线电机；在每个驱动支链中，所述的连杆组件的第一端通过至少一个上球铰与滑块连接，并且所述的连杆组件的第二端通过至少一个下球铰与所述的动平台连接。

进一步，在所述的三移动一转动并联机构的每个驱动支链中：连杆组件包括平行设置的一对连杆；每个连杆的第一端通过一个上球铰与滑块连接，每个连杆的第二端通过一个下球铰与所述的动平台连接，其中，多个的上球铰和下球铰的球心的连线形成平行四边形。

进一步，所述的三移动一转动并联机构的动平台包括：连接台，该连接台具有用于固定连接所述的第一驱动支链和所述的第三驱动支链的下球铰的螺纹孔；两个球铰连接件，其中一个球铰连接件具有用于固定连接所述的第二驱动支链的下球铰的螺纹孔，另一个球铰连接件具有用于固定连接所述的第四驱动支链的下球铰的螺纹孔；其中，两个所述的球铰连接件还分别与所述的连接台的两侧转动地连接，并且每个所述的球铰连接件相对于连接台的转轴与所述的动平台的自转轴(AR)重合。

进一步，所述的球铰连接件包括：球铰连接部，球铰连接部设有第一螺纹孔，用于固定连接所述的下球铰；从所述的球铰连接部的侧面延伸的末端轴，该末端轴的轴端设有第二螺纹孔；其中，所述的第一螺纹孔和所述的第二螺纹孔的中心线垂直。

进一步，所述的连接台包括：朝向一侧的第一叉指部；朝向相反的另一侧的第二叉指部、第三叉指部和第四叉指部，所述的第二叉指部和第四叉指部分别位于第三叉指部的两侧；其中，第一叉指部和第三叉指部分别设有螺纹通孔，分别用于固定连接所述的第一驱动支链和所述的第三驱动支链的下球铰；其中，第二叉指部和第四叉指部设有通孔，分别用于与所述的球铰连接件的末端轴同轴配合。

进一步，其中一个球铰连接件的末端轴从第二叉指部远离第三叉指部的外侧安装至所述的第二叉指部的通孔；另外一个球铰连接件的末端轴从第四叉指部远离第三叉指部的外侧安装至所述的第四叉指部的通孔。

进一步，所述的三移动一转动并联机构的动平台还包括：分别设置在所述的第二叉指部和第四叉指部的通孔中的多个旋转轴承，该旋转轴承的内圈与球铰连接件的末端轴配合；分别安装在第二叉指部和第四叉指部的两侧的轴承盖，用于维持所述的旋转轴承在通孔中不滑出，而且允许球铰连接件的末端轴安装到旋转轴承中；其中，通过紧固到所述的末端轴的轴端的第二螺纹孔的螺丝，使所述的末端轴与旋转轴承的内圈固紧。

本发明的技术方案另一方面为上述的七自由度双模块并联协作机器人在3C装配中的运动控制方法，包括以下步骤：

S100、将所述的纯转动三自由度机构配置为装配流程中的主模块，并且将所述的三移动一转动并联机构配置为从模块，分别对所述的主模块和从模块进行标定，以确定主模块和从模块两者相对世界坐标系的位姿变换关系，从而得到两者之间的位姿变换关系；

S200、通过B样条插值得到连续的装配轨迹数据，然后基于该装配轨迹数据分解出装配所需的至少一个运动自由度，优先将更多的运动自由度分配到所述的主模块，再将剩余自由度分配到所述的从模块；

S300、基于所述的主模块和从模块被分配的运动自由度，通过运动学算法，对所述的三移动一转动并联机构和所述的纯转动三自由度机构进行逆解运算，得到相应的驱动支链所需的直线位移数据。

本发明的有益效果如下。

本发明机器人的两个模块结构均可以具有对称性，结构简单，加工和装配方便准确，两者进行协同工作时误差更小。而且由于驱动输入支链均为直线驱动且可以存在对称性，在所有平行的平面上工作性能均相同，工作空间受到较少限制。含有一冗余自由度，使得末端运动更为平稳和灵活，更能胜任复杂的3C装配任务。本发明机器人的三移动一转动并联机构的动平台的转轴与基座底面平行，更符合装配和分拣时的实际需求。

附图说明

图1是根据本发明实施例的双模块并联协作机器人的立体图。

图2是根据本发明实施例的机器人中的四自由度并联机构的底视图。

图3是图1上部四自由度并联机构中的每个驱动支链的细节立体图。

图4是根据本发明实施例的机器人中的四自由度并联机构的动平台的立体图。

图5是根据本发明实施例的机器人中的四自由度并联机构的动平台的俯视图。

图6是图5所示的动平台沿剖面线B-B的剖视图。

图7是图5所示的动平台的球铰连接件的立体图。

图8是根据本发明实施例的机器人中的纯转动三自由度机构的立体图。

图9是根据本发明实施例的双模块并联协作机器人的立体图，其中在相应的动平台中示例性地安装了用于3C装配的夹具和冶具。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

参照图1，在一些实施例中，根据本发明的七自由度双模块并联协作机器人，包括：框架组件300、支撑在所述的框架组件300上部的三移动一转动并联机构100、支撑在所述的框架组件300下部的纯转动三自由度机构200。其中，框架组件300可以是由型材组成的或者是钢材焊接而成的立方体框架。框架组件300的底部设有基座310，用于支撑和安装所述纯转动三自由度机构200。所述的三移动一转动并联机构100的动平台150与所述的纯转动三自由度机构200的纯转动平台290之间设有协作工作区域600，如图1中的虚线框所示。一般而言，位于框架组件300上方的三移动一转动并联机构100和框架组件300下方纯转动三自由度机构200各自的末端工作空间重合，以允许动平台150装上夹具或者冶具500后，也可以在协作工作区域600内的任何位置进行装配运动。

参照图1和图2，在一个实施例中，根据本发明的七自由度机器人中的四自由度并联机构包括四个直线驱动支链和动平台150。由框架组件300支撑的直线驱动支链通过杆件与动平台150分别通过球面副连接，以实现动平台150在工作空间中进行四自由度运动。

如图1所示，以逆时针方式，第一驱动支链110、第二驱动支链120、第三驱动支链130和第四驱动支链140依次安装在框架组件300的四个不同的柱子位置，以充分利用框架的空间结构。即是说，第二驱动支链120与所述的第一驱动支链110相邻布置，第三驱动支链130与所述的第一驱动支链110相对布置，第四驱动支链140与所述的第二驱动支链120相对布置。应理解，“第一”至“第四”，以及下文将要命名的“第五”至“第七”驱动支链的命名方式是方便本文描述技术方案中的位置关系，但不作为对本发明的保护范围的限制。

在实施例中，四个直线驱动支链的安装方向都是平行的，比如参照图1所示，四个直线驱动支链可以都是基本垂直于基座310的方式安装在框架组件300的立柱上。参照图2，四个直线驱动支链为间角距为90°的圆周阵列。

参照图3，每个驱动支链包括直线运动输出装置101、滑块102和连杆组件104。每个驱动支链的滑块102都被直线运动输出装置101带动，以沿直线方向运动。具体地，滑块102可以被直线导轨引导，以沿直线方向运动。对于每个驱动支链，连杆组件104的第一端(参照图3所示的方位为上端)通过球面副与所述的滑块102连接，连杆组件104的第二端(参照图3所示的方位为下端)通过球面副与动平台150连接。

参照图4和图5，为了实现本发明的并联机构的三移动且一转动的四自由度，所述的第二驱动支链120的连杆组件104的下端的球面副的公共中心点P2、所述的第三驱动支链130的连杆组件104的下端的球面副的公共中心点P3、以及所述的第四驱动支链140的连杆组件104的下端的球面副的公共中心点P4与所述的动平台150的自转轴AR重合；并且，所述的第一驱动支链110的连杆组件104的下端的球面副的公共中心点P1和所述的第三驱动支链130的连杆组件104的下端的球面副的公共中心点P3之间的连线与所述的动平台150的自转轴AR基本垂直。

因此，在四个驱动支链各自的直线运动输出装置101推动连杆组件104，进而推拉动平台150进行图4所示的前后平移自由度T1、左右平移自由度T2、上下升降自由度T3以及绕自转轴AR的俯仰转动自由度R1。即实现了3T1R自由度，因此下文也称三移动一转动并联机构100为3T1R机构。

在本实施例中，当球面副元件只有一个的时候，球面副的公共中心点为该球面副元件的球心。如果球面副元件的数量是一对或者多个的时候，球面副的公共中心点为这些球面副元件的球心连线的汇集中点。

在一个实施例中，直线运动输出装置101可以包括丝杆螺母机构和旋转电机，其中旋转电机带动丝杆旋转，从而推动与丝杆配合的螺母进行直线运动，同时滑块102受到导轨的引导，从而使得连接至螺母的滑块102进行直线运动。优选地，直线运动输出装置101可以包括直线电机，以直接驱动滑块102进行直线运动。优选地，可以在直线运动输出装置101附加直线光栅传感器、接近传感器、限位传感器等电气元件，以满足控制精度和运动限位的需求。

返回参照图2和图3，在一个实施例中，每个驱动支链包括平行设置的一对连杆和两对球铰件(共四个球铰件)。其中，每个连杆的上端通过一个上球铰103与滑块102连接，每个连杆的下端通过一个下球铰105与所述的动平台150连接。其中，每个驱动支链的所有的上球铰103和下球铰105的球心的连线形成平行四边形。具体地，球铰件可以为杆端关节轴承，而连杆的两端攻有螺纹部，使得连杆的两端通过螺纹安装到图3所示的上下两个杆端关节轴承的螺纹孔内。此外，连杆的两端的螺纹部分别预先拧入安装有两个螺母，然后再使螺纹部拧入杆端关节轴承的螺纹孔，从而可以通过再次扭动螺母来调节连杆两端的杆端关节轴承的姿态，并且还可以通过双螺母的互相逼紧来防松。在另外的实施例中，连杆可以由合金铝材、碳纤维等材料制成，以减轻运动重量并且满足刚度的需求。

参照图4至图6，在一个实施例中，动平台150包括连接台151和两个球铰连接件152。如图4所示，连接台151和球铰连接件152都是轴对称的零件。

如图7所示，每个球铰连接件152包括球铰连接部1521和从所述的球铰连接部1521的侧面延伸的末端轴1522。球铰连接部1521设有第一螺纹孔，用于固定连接所述的下球铰105。末端轴1522的轴端设有第二螺纹孔，并且，所述的第一螺纹孔和所述的第二螺纹孔的中心线基本垂直。两个球铰连接件152分别与所述的连接台151的两侧转动地连接，并且每个所述的球铰连接件152相对于连接台151的转轴与所述的动平台150的自转轴AR重合。这样的结构和几何布局关系，使得实现了动平台150在3T1R四自由度中的旋转运动R1与三个平移运动T1、T2、T3的解耦。

而连接台151为“三叉戟”形构造，以形成空间来容纳下球铰105的杆端关节轴承的连接杆。具体地，连接台151具有多个螺纹孔，用于固定连接所述的第一驱动支链110和所述的第三驱动支链130的下球铰105的多个连接杆，如图4和图5所示。

进一步，所述的连接台151包括：朝向一侧的第一叉指部1511；朝向相反的另一侧的第二叉指部1512、第三叉指部1513和第四叉指部1514，所述的第二叉指部1512和第四叉指部1514分别位于第三叉指部1513的两侧；其中，第一叉指部1511和第三叉指部1513分别设有螺纹通孔，分别用于固定连接所述的第一驱动支链110和所述的第三驱动支链130的下球铰105；其中，第二叉指部1512和第四叉指部1514设有通孔，分别用于与所述的球铰连接件152的末端轴1522同轴配合。

如图6所示，其中一个球铰连接件152的末端轴1522从第二叉指部1512远离第三叉指部1513的外侧安装至所述的第二叉指部1512的通孔；另外一个球铰连接件152的末端轴1522从第四叉指部1514远离第三叉指部1513的外侧安装至所述的第四叉指部1514的通孔。

继续参照图6，在一个实施例中，所述的动平台150还包括多个(比如可以是2个或3个)的旋转轴承153和多个轴承盖154。

多个旋转轴承153分别设置在所述的第二叉指部1512和第四叉指部1514的通孔中，旋转轴承153的内圈与球铰连接件152的末端轴1522配合。两个轴承盖154分别安装在第二叉指部1512或第四叉指部1514的两侧，用于维持所述的旋转轴承153在通孔中不滑出。而且轴承盖154中间设有孔，以允许球铰连接件152的末端轴1522安装到旋转轴承153中。此外，还通过紧固到所述的末端轴1522的轴端的第二螺纹孔的螺丝，使所述的末端轴1522与旋转轴承153的内圈固紧，这样一来球铰连接部1521既能绕第二叉指部1512和第四叉指部1514的通孔的轴线转动，又不会脱离连接台151。

参照图8，在根据本发明的一实施例中，根据本发明的机器人中的纯转动三自由度机构200包括：纯转动平台290；安装在基座310上的中心转动支链280，该中心转动支链280的上端通过万向联轴节与所述的纯转动平台290底部的中间位置连接，该中心转动支链280的下端通过球面副与基座310上安装的支柱连接；安装在基座310上的第五直线驱动支链250、第六直线驱动支链260和第七直线驱动支链270。

在本实施例中，所述的三个直线驱动支链中的每一个直线驱动支链包括直线滑动件和推杆组件，该推杆组件的下端通过球面副与所述的直线滑动件连接，该推杆组件的上端通过球面副与所述的纯转动平台290底部的边缘位置连接。所述的三个直线驱动支链的直线滑动件的运动方向延长线相交于所述的中心转动支链280的转轴上。由此，在纯转动平台290上可以实现纯转动的滚转自由度S1、俯仰转动自由度S2、偏航转动自由度S3。即实现了3-PSS/S自由度，因此下文也称纯转动三自由度机构200为3-PSS/S机构。

具体地，所述纯转动平台290可以为一圆形平台，中心转动支链280连接在其圆点处。三条驱动支链的结构完全相同，以3PSS/S机构的纯转动平台290等间距圆周分布，角度间隔为120°。纯转动平台290上留有治具安装孔，可根据实际装配需求更换不同的治具。在其他的实施例中，根据本发明的机器人中的3PSS/S机构可以参照本申请人的题为“一种移动副驱动的全向大转角高精度姿态调整机器人”的另一个专利申请公布文件CN109249405。本文以全文引用方式将该公布文件的内容并入本文。

参照图9，本发明的机器人优选用于3C装配领域，还可以广泛用于加工制造、装配、分拣等应用领域。例如，可以在所述的动平台150的底部设置有螺纹孔来安装夹爪400，从而可以让3T1R机构的动平台150带动夹紧装配工具，以对3-PSS/S机构纯转动平台290上的冶具500的工件进行精密装配(如3C装配)工作。

下面描述本发明的七自由度双模块并联协作机器人在3C装配中的运动控制方法。该包括以下步骤：

S100、将所述的纯转动三自由度机构200配置为装配流程中的主模块，并且将所述的三移动一转动并联机构100配置为从模块，分别对所述的主模块和从模块进行标定；

S200、通过B样条插值得到连续的装配轨迹数据，然后基于该装配轨迹数据分解出装配所需的至少一个运动自由度，优先将更多的运动自由度分配到所述的主模块，再将剩余自由度分配到所述的从模块；

S300、基于所述的主模块和从模块被分配的运动自由度，通过运动学算法，对所述的三移动一转动并联机构100和所述的纯转动三自由度机构200进行逆解运算，得到相应的驱动支链所需的直线位移数据。

对于步骤S100

两模块协调进行装配时形成闭环运动链，但由于加工和装配时必然存在误差，与理论设计出现偏差。因此需要对两模块先分别进行标定，确定两者相对世界坐标系的位姿变换关系，从而得到两者之间准确的位姿变换关系。

在3C装配中，只有部分关键点{P_i}有着严格的位姿约束条件，故而只需要保证运动路径经过所有关键点{P_i}并满足相应位姿约束即可。对关键点{P_i}间的运动轨迹并不存在位姿和运动约束要求，故而采用高阶B样条插值实现轨迹规划，方程为

其中，P为B样条阶数。在实现本双模块协作机器人的轨迹规划时可以选取P＝3，保证末端沿轨迹运动时运动速度、加速度、加加速度联系，使得运动平稳，抑制了末端抖动提高装配精度。

对于步骤S200

由于3T1R机构和3-PSS/S机构中的每个并联机构都少于6自由度，且两个机构的组合为非对称自由度机构。因此想要使用通过B样条插值得到连续的装配轨迹数据，就要先解决装配轨迹的运动分配问题，也就是如何将只有6自由度的装配轨迹分配到合起来有7个自由度的两个并联机构上。

B样条插值的轨迹由一系列六维位姿数据点组成，可以直接给具有足够自由度的单臂协作机器人使用，但本专利所提出的双模块协作机器人由两个少自由度并联机器人组成，综合起来多一个俯仰旋转的冗余自由度。与串联机器人相比，并联机器人的工作空间相对较小。因此可以利用两个并联机器人进行协同，将冗余自由度分配给B样条插值轨迹中具有较大旋转的运动，将其分成两个相对较小的旋转运动后，再分配给7自由度双模块并联机器人上，以补偿其工作空间较小的缺陷。

具体地，使用主从运动分配策略来解决分配问题，以较低自由度的3PSS/S机构为主模块，使它的自由度尽可能多地被利用，之后装配轨迹中未使用的自由度再分配给从模块，即3T1R机构。

本策略具体实施如下：在生成B样条插值轨迹后，先选出装配轨迹中旋转角度最大的自由度，制定此自由度对应于双模块协调机器人的冗余自由度，若其尚未接近3PSS/S机构最大转角，在本实施例中定为不超过3PSS/S机构最大转角80％，则将其这一自由度的运动全部分配给3PSS/S机构，否则将超过3PSS/S机构最大转角的80％的部分进行分配给3T1R机构，以在最大旋转角度的分配比为准，在整个装配轨迹上都以相同比例进行冗余自由度的分配，从而完成两个模块各自的轨迹规划。至此，本双模块协作机器人轨迹规划全部完成，两模块按各自规划轨迹完成运动即可实现装配。

对于步骤S300

对逆解得到的驱动支链的滑块的位移数据后，可以转换为电机的运动规划问题，从而通过运动控制器操控本发明的机器人的两模块进行协作运动。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (7)

1.一种七自由度双模块并联协作机器人，其特征在于，包括：

框架组件(300)，该框架组件(300)在底部具有基座(310)；

支撑在所述的框架组件(300)上部的三移动一转动并联机构(100)，包括：

支撑在框架组件(300)的四个不同位置的四个驱动支链，每个驱动支链包括滑块(102)和连杆组件(104)，四个驱动支链的滑块(102)都被设置成沿互相平行的直线方向运动，该连杆组件(104)的第一端通过球面副与所述的滑块(102)连接；具有自转轴(AR)的动平台(150)，该动平台(150)分别与每个驱动支链的连杆组件(104)的第二端通过球面副连接；

其中，所述的四个驱动支链包括第一驱动支链(110)、与所述的第一驱动支链(110)相邻布置的第二驱动支链(120)、与所述的第一驱动支链(110)相对布置的第三驱动支链(130)和与所述的第二驱动支链(120)相对布置的第四驱动支链(140)；其中，所述的第二驱动支链(120)的连杆组件(104)的第二端的球面副的公共中心点(P2)、所述的第三驱动支链(130)的连杆组件(104)的第二端的球面副的公共中心点(P3)、以及所述的第四驱动支链(140)的连杆组件(104)的第二端的球面副的公共中心点(P4)与所述的动平台(150)的自转轴(AR)重合；

其中，所述的第一驱动支链(110)的连杆组件(104)的第二端的球面副的公共中心点(P1)和所述的第三驱动支链(130)的连杆组件(104)的第二端的球面副的公共中心点(P3)之间的连线与所述的动平台(150)的自转轴(AR)垂直；

支撑在所述的框架组件(300)下部的纯转动三自由度机构(200)，包括：

纯转动平台(290)；

安装在基座(310)上的中心转动支链(280)，该中心转动支链(280)的上端通过万向联轴节与所述的纯转动平台(290)底部的中间位置连接，该中心转动支链(280)的下端通过球面副与基座(310)上安装的支柱连接；

安装在基座(310)上的三个直线驱动支链，所述的三个直线驱动支链中的每一个直线驱动支链包括直线滑动件和推杆组件，该推杆组件的下端通过球面副与所述的直线滑动件连接，该推杆组件的上端通过球面副与所述的纯转动平台(290)底部的边缘位置连接，

其中，所述的三个直线驱动支链的直线滑动件的运动方向延长线相交于所述的中心转动支链(280)的转轴上；

其中，所述的三移动一转动并联机构(100)的动平台(150)与所述的纯转动三自由度机构(200)的纯转动平台(290)之间设有协作工作区域(600)；

其中，在所述的三移动一转动并联机构(100)的每个驱动支链中：

连杆组件(104)包括平行设置的一对连杆；

每个连杆的第一端通过一个上球铰(103)与滑块(102)连接，每个连杆的第二端通过一个下球铰(105)与所述的动平台(150)连接，其中，多个的上球铰(103)和下球铰(105)的球心的连线形成平行四边形；

其中，所述的三移动一转动并联机构(100)的动平台(150)包括：

连接台(151)，该连接台(151)具有用于固定连接所述的第一驱动支链(110)和所述的第三驱动支链(130)的下球铰(105)的螺纹孔；

两个球铰连接件(152)，其中一个球铰连接件(152)具有用于固定连接所述的第二驱动支链(120)的下球铰(105)的螺纹孔，另一个球铰连接件(152)具有用于固定连接所述的第四驱动支链(140)的下球铰(105)的螺纹孔；

其中，两个所述的球铰连接件(152)还分别与所述的连接台(151)的两侧转动地连接，并且每个所述的球铰连接件(152)相对于连接台(151)的转轴与所述的动平台(150)的自转轴(AR)重合。

2.根据权利要求1所述的七自由度双模块并联协作机器人，其特征在于，在所述的三移动一转动并联机构(100)中：

每个驱动支链包括直线运动输出装置(101)，该直线运动输出装置(101)包括丝杆螺母零件和旋转电机，或者所述直线运动输出装置(101)包括直线电机；

在每个驱动支链中，所述的连杆组件(104)的第一端通过至少一个上球铰(103)与滑块(102)连接，并且所述的连杆组件(104)的第二端通过至少一个下球铰(105)与所述的动平台(150)连接。

3.根据权利要求1所述的七自由度双模块并联协作机器人，其特征在于，所述的球铰连接件(152)包括：

球铰连接部(1521)，球铰连接部(1521)设有第一螺纹孔，用于固定连接所述的下球铰(105)；

从所述的球铰连接部(1521)的侧面延伸的末端轴(1522)，该末端轴(1522)的轴端设有第二螺纹孔；

其中，所述的第一螺纹孔和所述的第二螺纹孔的中心线垂直。

4.根据权利要求3所述的七自由度双模块并联协作机器人，其特征在于，所述的连接台(151)包括：

朝向一侧的第一叉指部(1511)；

朝向相反的另一侧的第二叉指部(1512)、第三叉指部(1513)和第四叉指部(1514)，所述的第二叉指部(1512)和第四叉指部(1514)分别位于第三叉指部(1513)的两侧；

其中，第一叉指部(1511)和第三叉指部(1513)分别设有螺纹通孔，分别用于固定连接所述的第一驱动支链(110)和所述的第三驱动支链(130)的下球铰(105)；

其中，第二叉指部(1512)和第四叉指部(1514)设有通孔，分别用于与所述的球铰连接件(152)的末端轴(1522)同轴配合。

5.根据权利要求4所述的七自由度双模块并联协作机器人，其特征在于：

其中一个球铰连接件(152)的末端轴(1522)从第二叉指部(1512)远离第三叉指部(1513)的外侧安装至所述的第二叉指部(1512)的通孔；

另外一个球铰连接件(152)的末端轴(1522)从第四叉指部(1514)远离第三叉指部(1513)的外侧安装至所述的第四叉指部(1514)的通孔。

6.根据权利要求4或5所述的七自由度双模块并联协作机器人，其特征在于，所述的三移动一转动并联机构(100)的动平台(150)还包括分别设置在所述的第二叉指部(1512)和第四叉指部(1514)的通孔中的多个旋转轴承(153)，该旋转轴承(153)的内圈与球铰连接件(152)的末端轴(1522)配合；

分别安装在第二叉指部(1512)和第四叉指部(1514)的两侧的轴承盖(154)，用于维持所述的旋转轴承(153)在通孔中不滑出，而且允许球铰连接件(152)的末端轴(1522)安装到旋转轴承(153)中；

其中，通过紧固到所述的末端轴(1522)的轴端的第二螺纹孔的螺丝，使所述的末端轴(1522)与旋转轴承(153)的内圈固紧。

7.一种根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的七自由度双模块并联协作机器人在3C装配中的运动控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S100、将所述的纯转动三自由度机构(200)配置为装配流程中的主模块，并且将所述的三移动一转动并联机构(100)配置为从模块，分别对所述的主模块和从模块进行标定，以确定主模块和从模块两者相对世界坐标系的位姿变换关系，从而得到两者之间的位姿变换关系；

S200、通过B样条插值得到连续的装配轨迹数据，然后基于该装配轨迹数据分解出装配所需的至少一个运动自由度，优先将更多的运动自由度分配到所述的主模块，再将剩余自由度分配到所述的从模块；

S300、基于所述的主模块和从模块被分配的运动自由度，通过运动学算法，对所述的三移动一转动并联机构(100)和所述的纯转动三自由度机构(200)进行逆解运算，得到相应的驱动支链所需的直线位移数据。

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