完全解耦的三转动三移动六自由度混联机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人，特别涉及一种机器人的混联机构。
【背景技术】
[0002]混联机构兼具串、并联机构的优点，近年来受到广泛关注。文献[Lu Yi, Hu Bo, SunTa0.Analyses of velocity,accelerat1n, statics, and workspace of a2(3-SPR)serial-parallel manipulator.Robotica(2009) volume 27, pp.529 - 538.]提出了一种混联机构，该机构由两个3-SPR串联而成，具有较大的工作空间。专利CN201210324161.7提出了一种基于混联机构的五维隔振平台，利用混联机构的特点实现一种五维隔震。现有的混联机构运动复杂，其输入与输出存在高度耦合，不利于对这类机构的控制。解耦机构可实现运动的独立控制，具有控制容易，精度尚等优点。但现有的解親机构多为少自由度的并联机构，专利CN201310259738.5提出的一种两转动一移动完全解耦并联机构，结构复杂，仅实现三自由度的完全解耦。而目前的六自由度解耦机构又多结构复杂，且多为部分解耦，如专利CN03129994.6提出的一种六自由度并联解耦机构，机构具有六个自由度，但仅能实现五自由度的完全解耦。解耦式混联机构能克服上述问题，但关于解耦式混联机构的研宄非常少。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提出一种解耦机构少且结构简单的完全解耦的三转动三移动六自由度混联机构。
[0004]本
【发明内容】
如下:
[0005]本发明主要包括机座、中间平台一、中间平台二、动平台以及连接机座、中间平台一、中间平台二和动平台间的各分支。
[0006]机座和中间平台一间由三个结构相同的分支连接，实现机构三移动的解耦，所述的这种分支包括四个运动副，分别是直线驱动移动副，转动副，直线移动副或转动副及万向铰或转动副，所述分支的始端与机座相连，末端与中间平台一相连，所述的直线驱动移动副对应的导轨分别与机座上三个互相垂直的横梁、竖梁以及纵梁平行，所述的三个转动副与直线驱动移动副的导轨平行且垂直于与其相连的直线移动副，直线移动副通过万向铰或转动副与中间平台一相连，万向铰的两个转动副相互垂直相交，万向铰的内侧转动副与所在支链中的转动副平行，万向铰的外侧转动副与中间平台一相连，三个万向铰的外侧转动副在中间平台一上成圆周分布并相互正交，与中间平台一相连的三个转动副在中间平台一上成圆周分布并相互正交，并平行于所在支链中的转动副。
[0007]实现三转动解耦的运动分支主要包括两部分，即一个一转动结构和一个二转动解耦结构。一转动结构包括中间平台一和中间平台二以及连接两平台的转动副，中间平台一、二中心重合并相互平行，中间平台一和中间平台二由一个垂直穿过它们中心通孔的转动副连接，实现机构的一个转动；二转动解耦结构包括RPS分支，PSPR分支，S分支以及SPS分支，所述的四个分支的始端固连在中间平台二上，末端固连在动平台上，并且这四个分支两端分别设在两个圆周上；所述的RPS分支，PSPR分支以及S分支的两端分别在中间平台二和动平台上呈直角三角形分布。所述的RPS分支包括转动副，直线驱动移动副和球副，该分支的转动副平行于PSPR分支始端运动副中心和S分支始端中心的连线，该转动副与直线驱动移动副垂直相连，该直线驱动移动副另一端通过球副固连于动平台上。所述的PSPR分支包括直线移动副，球副，直线驱动移动副以及转动副，其中，直线移动副一端垂直固连于中间平台二，另一端通过球副与直线驱动移动副一端相连，该直线驱动移动副另一端与转动副相连，该转动副平行于RPS分支末端运动副和S分支末端运动副中心的连线，并垂直于与其相连的直线驱动移动副。所述的S分支包括一个刚性杆和球副，刚性杆与中间平台二中心垂直固连，上述刚性杆通过球副固连于动平台中心。所述的SPS分支包括球副，直线移动副及球副，其与直线移动副两端相连的两个球副分别与中间平台二和动平台相连。
[0008]本发明与现有技术相比具有如下优点:本发明的机座和中间平台一之间的连接部分实现机构三移动的解耦，中间平台一和中间平台二之间的转动副实现机构的一个转动，中间平台二与动平台间的连接部分实现机构两转动的解耦，整个机构可实现六自由度的完全解親。
[0009]本发明兼具解耦机构和串并联机构的共同优点，机构能实现移动和转动的独立控制，工作空间大，刚度大，运动精度高、且运动学正、反解简单。控制简单、可作为高档数控机床、微纳加工装备等高端装备的机械本体。
【附图说明】
[0010]图1是本发明实施I立体示意图。
[0011]图2是本发明解耦的三转动部分机构示意图。
[0012]图3是本发明实例2立体示意图。
[0013]图4是本发明实例3立体示意图。
[0014]图5是本发明实例4立体示意图。
[0015]图中:1、机座，1-1、横梁，1-2、竖梁，1-3、纵梁，2、中间平台一，3、中间平台二，4、动平台，5-1、直线驱动移动副，5-2、转动副，5-3、直线移动副，5-3’、转动副，5-4万向铰，5-4’、转动副，6、转动副，7-1、转动副，7-2、直线驱动移动副，7-3、球副，8-1、直线移动副，8-2、球畐Ij，8-3、直线驱动移动副，8-4、转动副，9、球副，I O-1、球副，10-2、直线移动副，10_3、球副，
11、刚性杆。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]如附图1所示，完全解耦的三转动三移动六自由度混联机构由机座1，中间平台一2，中间平台二 3，动平台4以及连接它们的分支组成。机座I和中间平台一 2间由三个结构相同的PRPU分支连接，中间平台一 2和中间平台二 3间由一个R副连接，中间平台二 3和动平台4间由S分支，RPS分支，PSPR分支以及SPS分支这四个分支连接。
[0018]如附图1所示，机座I和中间平台一 2间由三个结构相同的PRPU分支连接，所述的分支包括直线驱动移动副5-1，转动副5-2，直线移动副5-3和万向铰5-4，三个直线驱动移动副5-1的导轨分别平行于机座I上的横梁1-1、竖梁1-2以及纵梁1-3这三个互相垂直的方向，转动副5-2平行于直线驱动移动副5-1的导轨且垂直于直线移动副5-3，万向铰5-4的两个转动副相互正交，万向铰5-4的内侧转动副平行于转动副5-2，万向铰5-4的外侧转动副与中间平台一 2相连，三个万向铰的外侧转动副在中间平台一 2上成圆