一种1t&(2t)&2r五自由度解耦混联机构的制作方法
【专利摘要】本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。其主要包括一个两分支并联机构(2T)和连接在并联机构下端固定导轨1T以及连接其上端的两个转动头2R，两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成；固定导轨通过移动副与底平台连接分支一由一个移动副和三个轴线互相平行转动副组成。分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个转动副组成。动平台串接两个轴线垂直的转动副，本发明实现三维移动和两维转动的功能、结构简单、刚性好、操作空间大、运动解耦，易于控制。
【专利说明】
一种1 T& (2Τ) &2R五自由度解耦混联机构
所属技术领域
[0001]本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。
【背景技术】
[0002]如今广泛使用的工业机器人大都串联机器手，列如典型的SCARA、PUMA机器人，其工作空间大，适用范围广，已在焊接、喷漆、搬运、汽车装配等领域得到了应用。串联机器人需在各关节上设置驱动装置，故运动惯量较大，因而不宜实现高速或超高速操作。DelTa是典型的空间三自由度并联机构，整体结构精密、紧凑，驱动部分均布于固定平台。承载能力强、刚度大、自重负荷比小、动态性能好，正在市场上被广泛应用。但同时存在运动空间小，难控制的缺点。
[0003]混联机器人同时兼具串联机器人工作空间大、易控制，并联器人结构稳定、刚度大、误差积累少、动态性能好、易求得运动学反解等各自的优点，同时又能避免单纯串、并联构型缺点，在现代制造业中更具有实用性。
[0004]由于混联机器人包涵并联结构，并联机构存在运动耦合性强的问题。混联机器人耦合性的存在使得机构在机构设计、计算分析和运动控制等方面存在着诸多问题。因此，为简化混联机器人的控制过程，提高混联机构的解耦性已经成为机构学研究领域的热点问题。
[0005]对于三自由度并联机构的解耦性研究取得一些进展，例如，中国专利文献CN103203740A 一种两自由度运动解耦并联机构，该发明结构简单、稳定性好、实现了两个转动完全解耦，易于控制，可广泛用于机器人、航天航空、医学、等领域。在五自由度混联机器人研究中，中国专利文献CN1524662A提出了非对称空间5自由度混联机器人，其优点是模块化设计，可实现即插即用，具有高速度、高精度、高刚度的性能和工作空间大的特点。上述发明机构虽然机构动平台能实现五自由度运动，但是能实现解耦的混联机构十分稀少，大部分混联机构的解耦性并没有很好解决。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种结构简单、易于控制、运动解耦的三移两转五自由度混联机器人。其主要由一个两分支并联机构(2Τ)和连接在并联机构下端固定导轨IT以及连接其上端的两个转动头2R组成1T&(2T)&2R五自由度解耦混联机构，两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成；固定导轨通过移动副与底平台连接分支一由一个移动副和三个轴线互相平行转动副组成。分支二由两个中心线相互垂直的移动副和一个转动副组成。动平台串接两个轴线垂直的转动副。
[0007]固定导轨通过移动副与底平台连接，其移动中心线与底平面平行。分支一由一个移动副和三个转动副组成，第一个连杆的一端通过移动副与动平台连接且方向平行于三个转动副轴线方向，该连杆的另一端通过转动副与第二个连杆，第二个连杆的另一端与第三个连杆连接，第三个连杆另一端通过转动副与动平台。分支二由两个移动副和一个转动副组成，第一个连杆的一端通过移动副与动平台连接且方向垂直于定平台，该第一个连杆的另一端通过移动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，两移动方向相互垂直；动平台串接两个轴线垂直的转动副。
[0008]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0009]1、结构简单，运动副都是低副，装配简单，可以降低制造成本；
[0010]2、实现了空间三个移动自由度和两个转动自由度解耦。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的立体示意简图。
[0012]图2整体示意结构简图。
【具体实施方式】
[0013]在图2所示的一种三移两转五自由度解耦空间混联机构示意图中，固定导轨I通过移动副与底平台2连接，分支一中第一连杆5的一端通过移动副4与底平台上导轨3连接，第一连杆的另一端通过转动副6与第二个连杆7连接，第二个连杆另一端通过转动副8与第三个连杆9连接，连杆另一端通过转动副10与动平台11连接。分支二支链第一连杆15的一端通过移动副14与底平台连接，第一连杆的另一端通过移动副16与连杆17连接，连杆另一端通过转动副18与动平台11连接。连杆20 —端通过转动副与动平台连接另一端通过转动副21与机构末端连接。
[0014]移动副13中心线平行于底平面，垂直于移动副4、16中心线；分支一中的移动副4中心线平行移动副16中心线于底平面。转动副6、8、10的轴线互相平行与移动动副4的轴线方向平行且平行于底平面。分支二中移动副14中心线垂直于底平面平行于移动副20轴线，移动副16中心线平行于底平面且平行于移动副4中心线垂直于移动副4、14中心线。转动副18轴线平行于底平面与平行于移动副13中心线，垂直于转动副6、8、10轴线。转动副20垂直于动平台且与转动副21轴线垂直。
【主权项】
1.一种1T&(2T)&2R五自由度解耦混联机构，其主要包括一个两分支并联机构(2T)和连接在并联机构下端固定导轨以及连接其上端的两个转动头组成，两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成。其特征在于:固定导轨通过移动副与底平台连接，其移动中心线与底平面平行。分支一由一个移动副和三个转动副组成，第一个连杆的一端通过移动副与动平台连接且方向平行于三个转动副轴线方向，该连杆的另一端通过转动副与第二个连杆，第二个连杆的另一端与第三个连杆连接，第三个连杆另一端通过转动副与机器人末端连接；分支二由两个移动副和一个转动副组成，第一个连杆的一端通过移动副与动平台连接且方向垂直于定平台，该第一个连杆的另一端通过移动副与第二个连杆连接，该第二个连杆的另一端通过转动副与动平台连接，两移动方向相互垂直；动平台串接两个轴线垂直的转动副。
【文档编号】B25J9/00GK105881494SQ201410625131
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月7日
【发明人】曹毅, 秦友蕾, 陈海, 单春成
【申请人】江南大学