专利名称：六自由度精密并联机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多自由度运动及定位装置，特别是一种实现亚微米级至纳米级的定位装置。
背景技术：
随着科学技术的发展，实现亚微米级至纳米级的精确定位，特别是多自由度运动及定位的机构已有了越来越广泛的应用。采用传统的机械传动方式解决此问题存在着精度差，结构复杂，体积和重量大的缺点。现有的压电陶瓷驱动技术在解决六自由度的运动及精密定位的过程中多采用串联结构，存在着刚度差，误差产生累积等缺点。
实用新型内容本实用新型为解决现有的串联结构的六自由度运动及定位装置存在刚度差、误差产生累积等问题而设计一种六自由度精密并联机器人。本实用新型的六自由度精密并联机器人由工作台1、底座12、倾斜设置在工作台1和底座12之间的六条支链13组成，每条支链13由上部斜块4、上部球面副柔性铰链5、压电陶瓷致动器6、下部球面副柔性铰链7和下部斜块10依次相连接而成，上部斜块4和下部斜块10分别与工作台1和底座12相连接。压电效应是1880年由居里兄弟在α石英晶体上首先发现的，当压电晶体在外力的作用下发生形变时，在晶体表面可以产生与外力成比例的电荷，这种由于机械力的作用使晶体表面出现极化电荷的现象称为压电效应。同时当压电晶体置于外电场中，由于电场的作用，晶体会发生变形，形变的大小和外电场强度的大小成正比，这种由于电场的作用而使压电晶体发生形变的现象称为逆压电效应。本实用新型采用压电陶瓷驱动技术，利用其高精度、无间隙、无摩擦、高频响、不发热、控制简单、体积和重量小的特点而研制成的机器人。本实用新型采用并联结构，因此具有刚度大、位置反解容易、运动误差不累积的特点。本实用新型将压电陶瓷与并联机器人技术有机的结合起来，实现了亚微米级和纳米级的六自由度(即在其工作空间内任意位姿)的精密定位。本实用新型的六自由度精密并联机器人的直线运动范围为10～500微米，位移分辨率优于2纳米，重复定位精度优于20纳米，转角范围为0.5～5毫弧度，转角分辨率优于1微弧度，刚度为10牛顿/微米以上，固有频率500赫兹以上。本实用新型的六自由度精密并联机器人还具有结构简单、加工制造方便的优点，它可广泛的应用于航空、航天以及精密测量领域的运动及定位机构中。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
参阅图1，本实施方式由工作台1、底座12、倾斜的设置在工作台1和底座12之间的六条支链13组成，每条支链13由上部斜块4、上部球面副柔性铰链5、压电陶瓷致动器6、下部球面副柔性铰链7和下部斜块10依次相连接而成，上部斜块4和下部斜块10分别与工作台1和底座12相连接。上部斜块4和下部斜块10分别用圆柱销16与工作台1和底座12进行定位。上部斜块4和下部斜块10通过螺钉3与上部球面副柔性铰链5和下部球面副柔性铰链7固定。在工作台1的下面和底座12的上面分别设有上盖2和下盖11，用于遮挡上下部斜块。在下盖11上还安装有连接压电陶瓷致动器6的导线6-1的电源及传感器接口8，电源及传感器接口8用螺钉9固定在下盖11上。未工作状态下，六条支链13长度相等，倾斜设置的六条支链13与底座12之间的倾角相等。
权利要求1.六自由度精密并联机器人，其特征在于它由工作台(1)、底座(12)、倾斜设置在工作台(1)和底座(12)之间的六条支链(13)组成，每条支链(13)由上部斜块(4)、上部球面副柔性铰链(5)、压电陶瓷致动器(6)、下部球面副柔性铰链(7)和下部斜块(10)依次相连接而成，上部斜块(4)和下部斜块(10)分别与工作台(1)和底座(12)相连接。
2.根据权利要求1所述的六自由度精密并联机器人，其特征在于上部斜块(4)和下部斜块(10)分别用圆柱销(16)与工作台(1)和底座(12)进行定位。
3.根据权利要求1或2所述的六自由度精密并联机器人，其特征在于上部斜块(4)和下部斜块(10)通过螺钉(3)与上部球面副柔性铰链(5)和下部球面副柔性铰链(7)固定。
4.根据权利要求1所述的六自由度精密并联机器人，其特征在于在工作台(1)的下面和底座(12)的上面分别设有上盖(2)和下盖(11)。
5.根据权利要求4所述的六自由度精密并联机器人，其特征在于在下盖(11)上还安装有连接压电陶瓷致动器(6)的导线(6-1)的电源及传感器接口(8)。
6.根据权利要求1所述的六自由度精密并联机器人，其特征在于未工作状态下，六条支链(13)长度相等，倾斜设置的六条支链(13)与底座(12)之间的倾角相等。
专利摘要六自由度精密并联机器人，它涉及一种多自由度运动及定位装置，特别是一种实现亚微米级至纳米级的定位装置。它由工作台(1)、底座(12)、倾斜设置在工作台(1)和底座(12)之间的六条支链(13)组成，每条支链(13)由上部斜块(4)、上部球面副柔性铰链(5)、压电陶瓷致动器(6)、下部球面副柔性铰链(7)和下部斜块(10)依次相连接而成，上部斜块(4)和下部斜块(10)分别与工作台(1)和底座(12)相连接。它解决了现有的串联结构的六自由度运动及定位装置存在刚度差、误差产生累积等问题。
文档编号B25J9/06GK2576434SQ0228126
公开日2003年10月1日 申请日期2002年11月18日 优先权日2002年11月18日
发明者孙立宁, 王建国, 王振华, 杨清义, 曲东升 申请人:哈尔滨工业大学博实精密测控有限责任公司