一种零耦合度具有解析式位置正解的三平移一转动并联机器人的制作方法

本发明涉及一种具有解析式位置正解的并联机器人，也就是说，为机器人操作手领域等提供一个新型的三平移一转动并联机器人。

背景技术：

并联结构的装置，特别是实现空间三平移功能的delta操作手，已在高速抓放、定位装配、搬运、分拣、上下料等工艺上发挥了很好的作用；而具有三平移一转动功能的并联操作手，在需要调整工件姿态的场合下，更是不可缺少。为此，1988年r.clavel在三平移delta操作手的基础上，再串联一条r-u-p-u-r支链或s-p-s支链，构成了一个具有三平移一转动功能的混联操作手；2003年杨廷力申请的专利200310106012.4，提出了一组5个三平移一转动并联机构，但没有研制样机；2000后pierrot等相继发明了h4、i4、par4系列的四自由度scara型(即三平移一转动)操作手，黄田教授开发了四自由度三平移一转动的cross-iv型高速搬运机器人；而专利201210435375.1提出了一种单平台实现三平移一转动的并联机构，并研制了样机。但上述这些机构结构复杂，机构耦合度k均较大(k＝2)，这使得机构的运动学正解和动力学求解十分困难，从而影响了开发与应用；因此，实现三平移一转动功能的新型结构和应用都需要发展，需要创造出优于现有机构的新机型。

技术实现要素：

本发明的目的是要克服现有三平移一转动并联机构不具有解析式位置正解的不足，而提供一类新的三平移一转动并联机器人，它们具有刚性好、结构较简单、易于精密加工，且具有解析式位置正解、动力学求解比较容易等优点。

本发明提供的一种零耦合度具有解析式位置正解的三平移一转动并联机器人，它包含两条混合支链、动平台(1)和静平台(0)，其特征在于，混合支链一(i)包含由移动副一(p1)和4个转动副的平行四边形(ra1-rb1-rc1-rd1)串联组成的同一运动平面分支，该分支的平动输出杆(2)又与移动副二(p2)及两个平行轴线的转动副一(r1)、转动副二(r2)组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(2)上又串联两个平行轴线的转动副三(r3)、转动副四(r4)组成的分支；而混合支链二(ⅱ)由移动副三(p3)、移动副四(p4)，以及球副一(s1)、球副二(s2)、球副三(s3)构成的两滑块五杆空间机构，并在其一连杆(3)的延伸端再串联一个球副四(s4)组成；进一步，动平台(1)的两端分别与混合支链一(i)上的转动副四(r4)和混合支链二(ⅱ)上的球副四(s4)连接。进一步，静平台(0)上的四个移动副可替换为转动副。

这种三平移一转动并联机器人，其耦合度为零，且具有解析式位置正解。

附图说明

附图1为本发明的实施例之一的结构简图示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。

附图1所示的并联机器人装置为本发明的实施例之一，其技术方案是这样的：一种零耦合度具有解析式位置正解的三平移一转动并联机器人，包含两条混合支链、动平台1和静平台0，混合支链一i包含由移动副一p1和4个转动副的平行四边形ra1-rb1-rc1-rd1串联组成的同一运动平面分支，该分支的平动输出杆(2)又与移动副二p2及两个平行轴线的转动副一r1、转动副二r2组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆2上又串联两个平行轴线的转动副三r3、转动副四r4组成的分支；而混合支链二ⅱ由移动副三p3、移动副四p4，以及球副一s1、球副二s2、球副三s3构成的两滑块五杆空间机构，并在其一连杆3的延伸端再串联一个球副四s4组成；进一步，动平台1的两端分别与混合支链一i上的转动副四r4和混合支链二ⅱ上的球副四s4连接。

进一步，静平台0上的四个移动副可替换为转动副。

该种三平移一转动并联机器人，结构较简单、刚性好、易于精密加工；其耦合度为零，且具有解析式位置正解，因此，其动力学求解分析容易。

技术特征：

技术总结
一种零耦合度具有解析式位置正解的三平移一转动并联机器人，包含两条混合支链，混合支链一(I)包含由移动副一(P1)和平行四边形(Ra1‑Rb1‑Rc1‑Rd1)串联组成的同一运动平面分支，该分支的平动输出杆(2)又与移动副二(P2)及两个平行轴线的转动副一(R1)、转动副二(R2)组成的分支串联构成一个平面机构，该平面机构的平动输出杆(2)上又串联两个平行轴线的转动副三(R3)、转动副四(R4)组成的分支；而混合支链二(Ⅱ)由移动副三(P3)、移动副四(P4)，以及球副一(S1)、球副二(S2)、球副三(S3)构成的两滑块五杆空间机构，并在其一连杆(3)的延伸端再串联一个球副四(S4)组成；动平台(1)的两端分别与混合支链一(I)上的转动副四(R4)和混合支链二(Ⅱ)上的球副四(S4)连接。

技术研发人员：沈惠平;朱小蓉;周金波
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2019.06.11
技术公布日：2019.08.23