专利名称：含有柔顺关节的平面3自由度并联机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械产品技术领域，涉及一种并联机器人。
背景技术：
并联机器人是一类闭环机构的机器人，具有运动惯性小、精度高等优点，与串联机器人在结构和性能方面形成互补，极大地扩展了整个机器人的应用领域；而柔顺机构是一种利用机构中构件自身的弹性变形来完成运动和力的传递及转换的新型机构。现代机械的主要标志和发展趋势是不断地追求高速、轻质、高精度，这在机器人中体现得尤为充分。
发明内容本实用新型的目的在关节结构上减少甚至没有了运动副，由此带来的最直接的效果就是大大减少了机构的重量，同时它没有或大大减少了机构中的间隙、摩擦、磨损及润滑等复杂问题，从而可以提高机构精度、增加可靠性等，符合现代机械的发展趋势。一种含有柔顺关节的平面3自由度并联机器人，包括柔顺关节3、连杆2、驱动杆4、动平台1、定平台7、减速器5和伺服电机6，动平台1与定平台7之间连接有成三角形布置的三组运动支链，每组运动支链由连杆2、驱动杆4和他们之间连接有的柔顺关节3组成，动平台1与连杆2、驱动杆4与定平台7之间则通过传统的转动副关节连接；驱动杆4远离定平台7的一端连接的减速器5、伺服电机6与定平台7相连接组成了机器人的驱动部分；减速器5与伺服电机6固定连接，减速器5与伺服电机6轴心相同，伺服电机6与定平台7固定连接；平面3自由度并联机器人实现了沿着横轴X轴、纵轴Y轴的移动和绕着竖直轴Z轴方向的转动。位移传感器8与定平台7固定连接。所述的柔顺关节3是由弹簧钢材料制成。本实用新型如图2所示，所述的驱动杆4与连杆2之间是由柔顺关节3连接的；有别于传统的转动副关节连接，柔顺关节是由弹簧钢材料制成，它是利用自身材料的柔性变形来完成运动和力的传递及转换的新型结构关节。它不靠传统刚性机构的运动副来实现全部运动和功能，而主要是靠它的变形来实现机构的主要运动和功能。工作原理为如图3所示本实用新型的并联机器人是建立在以“IPC+PMAC”为硬件结构核心、“RT Linux”为软件开发平台的机器人实时控制系统。通过“RT Linux”平台向工控机IPC发送指令，(工控机IPC作为主从分布式控制系统的上位机，向上提供用户与系统的交互平台，向下配合下位机完成系统的控制功能)，工控机IPC实时地向控制器PMAC发送指令，(PMAC是一款功能强大的可编程多轴运动控制器，可以与各种主机、驱动器、电机配合完成相应的操作功能)，PMAC通过转换卡ACC8P与伺服驱动器连接，PMAC发出指令后，机器人根据相关指令实现机构运动轨迹规划。如图1所示，当工控机IPC发出运动指令时，各支链伺服电机6与减速器5进行转动，减速器5通过转动副与驱动杆4相连，通过转动副提供扭矩，使驱动杆4进行转动；驱动杆4与连杆2之间通过柔顺关节3连接，当驱动杆4转动时，柔顺关节3通过自身的柔性变形接收产生的能量，并传递给连杆2，从而使连杆2进行相应转动；连杆2通过转动副与动平台1连接，当连杆2转动时，通过转动副提供扭矩，使动平台1运动，从而实现相关的运动轨迹规划。本实用新型通过用柔顺关节来取代传统的转动副关节的方式来实现并联机器人的运动，它减少了机器人的重量，同时它大大减少了机构中的间隙、摩擦、磨损及润滑等复杂问题，从而可以提高机器人精度、增加可靠性，可望在多种场合获得应用推广。
图1本实用新型的平面结构示意图；图2本实用新型的平面结构俯视图；图3本实用新型的具有柔顺关节的结构示意图；图4本实用新型的控制系统示意图；图中1、动平台，2、连杆，3、柔顺关节，4、驱动杆，5、减速器，6、伺服电机，7、定平
台，8、位移传感器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对于本发明作进一步说明如图1至图4所示，一种含有柔顺关节的平面3自由度并联机器人，包括柔顺关节3、连杆2、驱动杆4、动平台1、定平台7、减速器5和伺服电机6，动平台1与定平台7之间连接有成三角形布置的三组运动支链，每组运动支链由连杆2、驱动杆4和他们之间连接有的柔顺关节3组成，动平台1与连杆2、驱动杆4与定平台7之间则通过传统的转动副关节连接；驱动杆4远离定平台7的一端连接的减速器5、伺服电机6与定平台7相连接组成了机器人的驱动部分；减速器5与伺服电机6固定连接，减速器5与伺服电机6轴心相同，伺服电机6与定平台7固定连接；平面3自由度并联机器人实现了沿着横轴X轴、纵轴Y轴的移动和绕着竖直轴Z轴方向的转动。位移传感器8与定平台7固定连接。所述的柔顺关节3是由弹簧钢材料制成。如图4所示，本实用新型采用松下交流伺服系统，本控制系统采用速度控制模式，即由旋转编码器将电机速度信息反馈给伺服驱动器完成速度环半闭环控制，将电机位置信息反馈给PMAC完成位置环半闭环控制。PMAC发出指令后，伺服电机6按照相应指令进行转动，进而使驱动杆4转动，由于连杆2通过柔顺关节3与驱动杆4相连，当驱动杆4转动时，柔顺关节3通过自身柔性变形来完成运动和力的传递，使连杆2转动，最后使动平台1按照预期完成运动轨迹规划。本实用新型通过采用弹簧钢来制作柔顺关节，利用自身材料的柔性变形来完成运动和力的传递，实现了用柔顺关节来代替转动副传动。
权利要求1.一种含有柔顺关节的平面3自由度并联机器人，包括柔顺关节( 、连杆( 、驱动杆 G)、动平台(1)、定平台(7)、减速器(5)和伺服电机(6)，其特征在于动平台(1)与定平台(7)之间连接有成三角形布置的三组运动支链，每组运动支链由连杆O)、驱动杆(4)和他们之间连接有的柔顺关节C3)组成，动平台(1)与连杆O)、驱动杆(4)与定平台(7)之间则通过传统的转动副关节连接；驱动杆(4)远离定平台(7)的一端连接的减速器(5)、伺服电机(6)与定平台(7)相连接组成了机器人的驱动部分；减速器(5)与伺服电机(6)固定连接，减速器(5)与伺服电机(6)轴心相同，伺服电机(6)与定平台(7)固定连接；平面 3自由度并联机器人实现了沿着横轴X轴、纵轴Y轴的移动和绕着竖直轴Z轴方向的转动。
2.根据权利要求1所述的含有柔顺关节的平面3自由度并联机器人，其特征在于位移传感器(8)与定平台(7)固定连接。
3.根据权利要求1所述的含有柔顺关节的平面3自由度并联机器人，其特征在于所述的柔顺关节( 是由弹簧钢材料制成。
专利摘要含有柔顺关节的平面3自由度并联机器人，属于机械产品技术领域，其包括动平台(1)、连杆(2)、驱动杆(4)、由弹簧钢制成的柔顺关节(3)，连杆(2)与驱动杆(4)是通过柔顺关节连接起来的。当伺服电机(6)驱动驱动杆(4)转动时，柔顺关节(3)替代转动副，利用自身的柔性变形来进行运动和力的传递，使连杆(2)转动，进而使动平台(1)按照预期轨迹运动，驱动杆(4)末端与减速器(5)、伺服电机(6)、定平台(7)相连接组成了机器人的驱动部分。由于用柔顺关节替代传统的转动副，减少了机构的重量，同时它大大减少了机构中的间隙、摩擦、磨损及润滑等复杂问题，从而可以提高机构精度、增加可靠性等，可望在多种场合获得应用推广。
文档编号B25J9/08GK202318318SQ20112037433
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者余跃庆, 赵鑫 申请人:北京工业大学