CN1142049C - 五自由度全对称运动解耦并联机器人机构 - Google Patents
五自由度全对称运动解耦并联机器人机构 Download PDFInfo
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Abstract
本项发明属于机器人领域，其结构是动平台通过三个结构完全相同的分支和定平台连接，三个分支呈对称布置。本发明具有刚度高、结构简单、动平台的移动和转动完全解耦、易于控制、运动质量低、动态性能好等特点。可广泛用于并联机器人、微动工作台、虚拟轴机床和飞行模拟器等。
Description
本发明属于机器人领域，特别涉及一种五自由度全对称运动解耦并联机器人。
并联机器人机构属于空间多自由度多环闭链机构，和串联机构相比，并联机构具有刚度大、承载能力大、累积误差小、动态特性好、结构紧凑等特点。目前，并联机构被广泛应用于除并联机器人外的虚拟轴机床、微动操作台、各种运动模拟器、传感器等方面。
目前3、6自由度的并联机器人机构应用较为广泛，而5自由度并联机器人机构较少，其中最具应用潜力的全对称结构的5自由度并联机器人机构目前尚未存在，已有的少数5自由度并联机器人机构都不具有完全对称性。
本发明的目的在于提供一类五自由度全对称运动解耦并联机器人机构，可广泛用为并联机器人、微动工作台和虚拟轴机床，具有刚度高、结构简单、动平台的移动和转动解耦、易于控制、运动质量低、动态性能好、加工装配性好等优点。
这一类五自由度全对称运动解耦并联机器人机构，包括动平台1，定平台11和连接定平台11和动平台1的分支等组成。其特征在于：动平台1通过三个结构完全相同的分支与定平台11相连接，每个分支中从动平台1开始计数的前三个运动副为转动副2、4和6，三个分支共有九个这样的转动副，它们的轴线在空间相交于同一点；在第一种空间五自由度全对称运动解耦并联机器人机构中，所有分支的转动副10连接定平台11和连杆9；转动副8连接连杆9和连杆7；转动副10和8的轴线垂直于定平台11。在第二种空间五自由度全对称运动解耦并联机器人机构中，所有分支从动平台1开始计数的第三个转动副6通过两个平行四连杆机构12和13与定平台11相连接，平行四连杆机构12和13中的所有转动副的轴线都垂直于定平台11。在第三种空间五自由度全对称运动解耦并联机器人机构中，所有分支从定平台11开始计数的前两个运动副为移动副14和15，其轴线相互垂直，且都平行于定平台11。
附图及实施例
图1为第一种空间五自由度全对称运动解耦并联机器人机构示意图。
图2为第二种空间五自由度全对称运动解耦并联机器人机构示意图
图3为第三种空间五自由度全对称运动解耦并联机器人机构示意图
附图1为本发明的第一个实施例(见图1)，该机构的动平台1通过3个结构完全相同的分支和定平台11相连接，在单个分支中，转动副10连接定平台11和连杆9，转动副10和8的轴线垂直于定平台11；动平台1、连杆3、连杆5和连杆7通过转动副2、4和6相连接，转动副2、4和6的轴线交于空间一点。所有分支中，从定平台11开始计数的前两个转动副的轴线都垂直于定平台，而后三个转动副的轴线都交于空间一点。
附图2为本发明的第二个实施例(见图2)，该机构的动平台1通过3个结构完全相同的分支和定平台11相连接。在单个分支中，平行四连杆机构12连接定平台11和平行四连杆机构13，平行四连杆机构12和13中的所有转动副轴线都垂直于定平台；动平台1、连杆3、连杆5和平行四连杆机构13通过转动副2、4和6相连接，转动副2、4和6的轴线交于空间一点。所有分支中从动平台开始计数的前三个转动副的轴线都交于空间同一点。
附图3为本发明的第三个实施例(见图3)，该机构的动平台1通过三个结构完全相同的分支和定平台11相连接。在单个分支中，移动副14和15平行于定平台11，且相互垂直；动平台1、连杆3、连杆5和移动副14通过转动副2、4和6相连接，转动副2、4和6的轴线交于空间一点。三个分支中共9个转动副的轴线都交于空间同一点。
本发明的空间五自由度全对称运动解耦并联机器人机构，完全对称，具有很好的运动学性能、高的刚度和较大的工作空间；其运动学正反解十分简单，动平台移动和转动完全解耦，使控制极为容易；并且可实现空间的三个转动和两个移动。可广泛用于并联机器人、微动工作台、虚拟轴机床和飞行模拟器等。
Claims (4)
1.一种五自由度全对称运动解耦并联机器人机构，包括动平台(1)、定平台(11)与连接动平台(1)和定平台(11)的分支等组成，其特征在于：动平台(1)通过三个结构完全相同的分支与定平台(11)相连接，其中每个分支中从动平台(1)开始计数的前三个运动副为转动副，三个分支共有9个这样的转动副，它们的轴线在空间交于一点。
2.根据权利要求1所述的并联机器人机构，其特征在于：所有分支从定平台(11)开始计数的前两个运动副为转动副，其轴线垂直于定平台(11)。
3.根据权利要求1所述的并联机器人机构，其特征在于：所有分支从动平台(1)开始计数的第三个转动副通过两个平行四连杆机构(12)、(13)与定平台(11)相连接，平行四连杆机构(12)、(13)中的所有转动副的轴线都垂直于定平台(11)。
4.根据权利要求1所述的并联机器人机构，其特征在于：3个分支从定平台(11)开始计数的前两个运动副为移动副(14)、(15)，其轴线相互垂直，且都平行于定平台(11)。
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