专利名称：一种可控机构式六自由度并联机器人平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业机器人领域，特别是一种可控机构式六自由度并联机器人平台。 用于多自由度实验平台、天线座、并联机床以及飞行模拟器等结构系统中，通过对伺服电机的控制来实现对六自由度并联机器人平台的控制。
背景技术：
通常机器人机构分为开环机构和闭环机构两类，以开环机构为机器人机构原型的叫串联机构，以闭环机构为机器人原型的为并联机构，与串联机构相比，并联机器人不仅刚度大，结构稳定，承载能力大，而且微动精度高，运动负荷小等优点，因而并联机器人在工业领域得到了广泛的应用。六自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类，最早的六自由度机器人最早应用在飞行模拟器上，后来作为机器人机构使用，被称为并联机器人，从完全并联角度出发，这类机器人必须具有6个运动链，但现在的并联机器人也有拥有3个运动链的并联机构。传统的并联机器人机构，尤其是六自由度机构一般采用6跟独立伸缩的支杆来保证动平台具有6个自由度，实际应用中一般采用液压传动、直线电机等驱动技术，往往造成六自由度机器人制造成本提高，维护保养较为困难，而且由于驱动装置同时也是承载装置， 因此此类机器人平台可靠性不佳，承载能力小。另有一些并联机器人在实际应用中，将电机至于关节处，这导致了并联机器人承载能力下降，支链运动惯量过大等不良后果。
发明内容
本发明的目的在于已有技术存在的问题提供一种六自由度机器人平台，在保证具有六自由度运动的前提下，使机器人具有较大的承载能力，同时具有较低的制造成本，易于维护保养，并且还应保障具有较高的精度，刚度大，机构简单，运动惯量小等优点。本发明通过以下技术方案来达到上述目的一种可控机构式六自由度并联机器人平台包括定平台、动平台以及六条支链。所述定平台上，分布有十二个铰孔，所述第一铰孔、第二铰孔、第三铰孔、第四铰孔、第五铰孔、第六铰孔均匀分布在一圆周上，所述第七铰孔、第八铰孔、第九铰孔、第十铰孔、第十一铰孔、第十二铰孔均匀分布在另一圆周上，且两圆周同心，所述定平台上各铰孔轴线与铰孔所分布的圆周相切，所述第一铰孔的轴线与第七铰孔的轴线平行，第二铰孔的轴线与第八铰孔的轴线平行，第三铰孔的轴线与第九铰孔的轴线平行，第四铰孔的轴线与第十铰孔的轴线平行，第五铰孔的轴线与第十一铰孔的轴线平行，第六铰孔与第十二铰孔的轴线平行。所述动平台上，分布有六个球铰副，所述第七球铰副、第八球铰副、第九球铰副、第十球铰副、第H^一球铰副、第十二球铰副均匀分布在同一圆周上。所述六条支链包括第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链和第六支链。
所述第一支链由第一主动杆、第一连杆、第七连杆、第十三连杆组成，第一主动杆一端通过第一铰孔与定平台铰接，另一端通过第十三铰孔与第一连杆铰接，第一连杆另一端通过第十九铰孔与第七连杆铰接，第七连杆一端通过第七铰孔与定平台铰接，另一端通过第一球铰副与第十三连杆连接，第十三连杆另一端通过第七球铰副与动平台连接。所述第二支链由第二主动杆、第二连杆、第八连杆、第十四连杆组成，第二主动杆一端通过第二铰孔与定平台铰接，另一端通过第十四铰孔与第二连杆铰接，第二连杆另一端通过第二十铰孔与第八连杆铰接，第八连杆一端通过第八铰孔与定平台铰接，另一端通过第二球铰副与第十四连杆连接，第十四连杆另一端通过第八球铰副与动平台连接。所述第三支链由第三主动杆、第三连杆、第九连杆、第十五连杆组成，第三主动杆一端通过第三铰孔与定平台铰接，另一端通过第十五铰孔与第三连杆铰接，第三连杆另一端通过第二十一铰孔与第九连杆铰接，第九连杆一端通过第九铰孔与定平台铰接，另一端通过第三球铰副与第十五连杆连接，第十五连杆另一端通过第九球铰副与动平台连接。所述第四支链由第四主动杆、第四连杆、第十连杆、第十六连杆组成，第四主动杆一端通过第四铰孔与定平台铰接，另一端通过第十六铰孔与第四连杆铰接，第四连杆另一端通过第二十二铰孔与第十连杆铰接，第十连杆一端通过第十铰孔与定平台铰接，另一端通过第四球铰副与第十六连杆连接，第十六连杆另一端通过第十球铰副与动平台连接。所述第五支链由第五主动杆、第五连杆、第i^一连杆、第十七连杆组成，第五主动杆一端通过第五铰孔与定平台铰接，另一端通过第十七铰孔与第五连杆铰接，第五连杆另一端通过第二十三铰孔与第十一连杆铰接，第十一连杆一端通过第十一铰孔与定平台铰接，另一端通过第五球铰副与第十七连杆连接，第十七连杆另一端通过第十一球铰副与动平台连接。所述第六支链由第六主动杆、第六连杆、第十二连杆、第十八连杆组成，第六主动杆一端通过第六铰孔与定平台铰接，另一端通过第十八铰孔与第六连杆铰接，第六连杆另一端通过第二十四铰孔与第十二连杆铰接，第十二连杆一端通过第十二铰孔与定平台铰接，另一端通过第六球铰副与第十八连杆连接，第十八连杆另一端通过第十二球铰副与动平台连接。所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、第五主动杆、第六主动杆分别由安装在定平台上的第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机、第六伺服电机通过编程控制进行驱动，从而使各主动杆独立自由运动，使动平台获得6个独立的运动，即6个自由度。本发明突出优点在于1，采用全新并联机构作为机器人平台，采用六条支链来保证机器人具有六自由度的同时，采用闭环子链的形式，在每条支链增加一支链，专门用来驱动机器人平台，即避免了机器人平台各支链即作承重链又作驱动链的弊端，又避免了将电机安装在铰链关节处， 这样的设计增加了该并联机器人机构的刚度，提高了承载能力，并改善了该机器人平台的力学性能。2，该可控机构式六自由度并联机器人平台由于采用伺服电机作为驱动器，代替了传统液压传动、直线电机等驱动形式，降低了制造成本，同时易于维护保养，各主动杆由伺服电机驱动，易于编程控制，实用性强。
3，该可控机构式六自由度并联机器人平台应用范围广泛，可应用于多自由度实验平台、天线座、机床以及飞行模拟器等场所，只需在动平台上加装不能执行机构便能实现功能扩展。
图I为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台示意图。
图2为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台的定平台示意图。
图3为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第一支链示意图。
图4为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第二支链示意图。
图5为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第三支链示意图。
图6为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第四支链示意图。
图7为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第五支链示意图。
图8为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第六支链示意图。
图9为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第一支链安装示意图。
图10为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第二支链安装示意图。
图11为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第三支链安装示意图。
图12为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第四支链安装示意图。
图13为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第五支链安装示意图。
图14为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台第六支链安装示意图。
图15为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台6条支链与定平台台示意图。
图16为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台的动平台示意图。
图17为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台俯视图。
图18为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台工作示意图一。
图19为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台工作示意图二。
图20为本发明所述一种可控机构式六自由度并联机器人平台工作示意图三。
具体实施方式
以下通过附图对本发明的技术方案作进一步说明。
对照图1，一种可控机构式六自由度并联机器人平台包括定平台68、动平台67以及六条支链。
对照图I、图2，所述定平台68上，分布有十二个铰孔，所述第一铰孔I、第二铰孔2、第三铰孔3、第四铰孔4、第五铰孔5、第六铰孔6均匀分布在一圆周上，所述第七铰孔7、第八铰孔8、第九铰孔9、第十铰孔10、第十一铰孔11、第十二铰孔12均匀分布在另一圆周上，且两圆周同心，所述定平台68上各铰孔轴线与铰孔所分布的圆周相切，所述第一铰孔I 的轴线与第七铰孔7的轴线平行，第二铰孔2的轴线与第八铰孔8的轴线平行，第三铰孔3 的轴线与第九铰孔9的轴线平行，第四铰孔4的轴线与第十铰孔10的轴线平行，第五铰孔 5的轴线与第i^一铰孔11的轴线平行，第六铰孔6与第十二铰孔12的轴线平行。
对照图15、图16，所述动平台67上，分布有六个球铰副，所述第七球铰副61、第八球铰副62、第九球铰副63、第十球铰副64、第i^一球铰副65、第十二球铰副66均匀分布一圆周上。
对照图I、图15，所述六条支链包括第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链和第六支链。
对照图I、图3、图9、图15,所述第一支链由第一主动杆13、第一连杆49、第七连杆 31、第十三连杆55组成，第一主动杆13 —端通过第一铰孔I与定平台68铰接，另一端通过第十三铰孔19与第一连杆49铰接，第一连杆49另一端通过第十九铰孔25与第七连杆31 铰接，第七连杆31 —端通过第七铰孔7与定平台68铰接，另一端通过第一球铰副37与第十三连杆55连接，第十三连杆55另一端通过第七球铰副61与动平台67连接。
对照图I、图4、图10、图15，所述第二支链由第二主动杆14、第二连杆50、第八连杆32、第十四连杆56组成，第二主动杆14 一端通过第二铰孔2与定平台68铰接，另一端通过第十四铰孔20与第二连杆50铰接，第二连杆50另一端通过第二十铰孔26与第八连杆 32铰接，第八连杆32 —端通过第八铰孔8与定平台68铰接，另一端通过第二球铰副38与第十四连杆56连接，第十四连杆56另一端通过第八球铰副62与动平台67连接。
对照图I、图5、图11、图15，所述第三支链由第三主动杆15、第三连杆51、第九连杆33、第十五连杆57组成，第三主动杆15 —端通过第三铰孔3与定平台68铰接，另一端通过第十五铰孔21与第三连杆51铰接，第三连杆51另一端通过第二十一铰孔27与第九连杆33铰接，第九连杆33 —端通过第九铰孔9与定平台68铰接，另一端通过第三球铰副39 与第十五连杆57连接，第十五连杆57另一端通过第九球铰副63与动平台67连接。
对照图I、图6、图12、图15，所述第四支链由第四主动杆16、第四连杆52、第十连杆34、第十六连杆58组成，第四主动杆16 —端通过第四铰孔4与定平台68铰接，另一端通过第十六铰孔22与第四连杆52铰接，第四连杆52另一端通过第二十二铰孔28与第十连杆34铰接，第十连杆34 —端通过第十铰孔10与定平台68铰接，另一端通过第四球铰副 40与第十六连杆58连接,第十六连杆58另一端通过第十球铰副64与动平台67连接。
对照图I、图7、图13、图15，所述第五支链由第五主动杆17、第五连杆53、第i^一连杆35、第十七连杆59组成,第五主动杆17 —端通过第五铰孔5与定平台68铰接，另一端通过第十七铰孔23与第五连杆53铰接，第五连杆53另一端通过第二十三铰孔29与第 i 连杆35铰接,第^ 连杆35 —端通过第^ 铰孔11与定平台68铰接,另一端通过第五球铰副41与第十七连杆59连接，第十七连杆59另一端通过第十一球铰副65与动平台 67连接。
对照图I、图8、图14、图15，所述第六支链由第六主动杆18、第六连杆54、第十二连杆36、第十八连杆60组成,第六主动杆18 —端通过第六铰孔6与定平台68铰接，另一端通过第十八铰孔24与第六连杆54铰接，第六连杆54另一端通过第二十四铰孔30与第十二连杆36铰接,第十二连杆36 —端通过第十二铰孔12与定平台68铰接,另一端通过第六球铰副42与第十八连杆60连接，第十八连杆60另一端通过第十二球铰副66与动平台 67连接。
对照图I、图2、图16、图17、图18、图19、图20，所述第一主动杆13、第二主动杆14、第三主动杆15、第四主动杆16、第五主动杆17、第六主动杆18分别由安装在定平台68 上的第一伺服电机43、第二伺服电机44、第三伺服电机45、第四伺服电机46、第五伺服电机 47、第六伺服电机48通过编程控制进行驱动，从而使各主动杆独立自由运动，使动平台67 获得6个独立的运动，即6个自由度。
权利要求
1.一种可控机构式六自由度并联机器人平台包括定平台、动平台以及六条支链组成， 其特征在于所述定平台上，分布有十二个铰孔，所述第一铰孔、第二铰孔、第三铰孔、第四铰孔、第五铰孔、第六铰孔均匀分布在一圆周上，所述第七铰孔、第八铰孔、第九铰孔、第十铰孔、第十一铰孔、第十二铰孔均匀分布在另一圆周上，且两圆周同心，所述定平台上各铰孔轴线与铰孔所分布的圆周相切，所述第一铰孔的轴线与第七铰孔的轴线平行，第二铰孔的轴线与第八铰孔的轴线平行，第三铰孔的轴线与第九铰孔的轴线平行，第四铰孔的轴线与第十铰孔的轴线平行，第五铰孔的轴线与第十一铰孔的轴线平行，第六铰孔与第十二铰孔的轴线平行，所述动平台上，分布有六个球铰副，所述第七球铰副、第八球铰副、第九球铰副、第十球铰副、第H^一球铰副、第十二球铰副均匀分布在同一圆周上，所述六条支链包括第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链和第六支链， 所述第一支链由第一主动杆、第一连杆、第七连杆、第十三连杆组成，第一主动杆一端通过第一铰孔与定平台铰接，另一端通过第十三铰孔与第一连杆铰接，第一连杆另一端通过第十九铰孔与第七连杆铰接，第七连杆一端通过第七铰孔与定平台铰接，另一端通过第一球铰副与第十三连杆连接，第十三连杆另一端通过第七球铰副与动平台连接，所述第二支链由第二主动杆、第二连杆、第八连杆、第十四连杆组成，第二主动杆一端通过第二铰孔与定平台铰接，另一端通过第十四铰孔与第二连杆铰接，第二连杆另一端通过第二十铰孔与第八连杆铰接，第八连杆一端通过第八铰孔与定平台铰接，另一端通过第二球铰副与第十四连杆连接，第十四连杆另一端通过第八球铰副与动平台连接，所述第三支链由第三主动杆、第三连杆、第九连杆、第十五连杆组成，第三主动杆一端通过第三铰孔与定平台铰接，另一端通过第十五铰孔与第三连杆铰接，第三连杆另一端通过第二十一铰孔与第九连杆铰接，第九连杆一端通过第九铰孔与定平台铰接，另一端通过第三球铰副与第十五连杆连接，第十五连杆另一端通过第九球铰副与动平台连接，所述第四支链由第四主动杆、第四连杆、第十连杆、第十六连杆组成，第四主动杆一端通过第四铰孔与定平台铰接，另一端通过第十六铰孔与第四连杆铰接，第四连杆另一端通过第二十二铰孔与第十连杆铰接，第十连杆一端通过第十铰孔与定平台铰接，另一端通过第四球铰副与第十六连杆连接，第十六连杆另一端通过第十球铰副与动平台连接，所述第五支链由第五主动杆、第五连杆、第i^一连杆、第十七连杆组成，第五主动杆一端通过第五铰孔与定平台铰接，另一端通过第十七铰孔与第五连杆铰接，第五连杆另一端通过第二十三铰孔与第十一连杆铰接，第十一连杆一端通过第十一铰孔与定平台铰接，另一端通过第五球铰副与第十七连杆连接，第十七连杆另一端通过第十一球铰副与动平台连接，所述第六支链由第六主动杆、第六连杆、第十二连杆、第十八连杆组成，第六主动杆一端通过第六铰孔与定平台铰接，另一端通过第十八铰孔与第六连杆铰接，第六连杆另一端通过第二十四铰孔与第十二连杆铰接，第十二连杆一端通过第十二铰孔与定平台铰接，另一端通过第六球铰副与第十八连杆连接，第十八连杆另一端通过第十二球铰副与动平台连接，所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、第五主动杆、第六主动杆分别由安装在定平台上的第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机、第六伺服电机驱动。
全文摘要
一种可控机构式六自由度并联机器人平台包括定平台、动平台以及六条支链构成。所述机器人平台定平台、动平台通过六条支链连接，所述六条支链分别由安装在定平台上的六台伺服电机驱动，该机器人平台具有六个自由度，灵活性高，由于各伺服电机安装在定平台上，该机器人平台承载能力强，可广泛应用于多自由度实验平台、天线座、机床以及飞行模拟器等场所。
文档编号B25J9/08GK102528796SQ201210008038
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者张 林, 张金玲, 李小清, 潘宇晨, 王建亮, 王红州, 蔡敢为, 黄院星 申请人:广西大学