由三条prr支链构成的一种平面二自由度驱动冗余并联机器人机构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及由三条PRR支链构成的一种平面二自由度驱动冗余并联机器人机构，其特征是：机构的固定平台通过三条相同的支链与末端铰链相连接，每条支链均含有两个连杆、一个移动副(P副)和两个转动副(R副)。第一连杆与固定平台通过移动副相连接，第一连杆与第二连杆通过转动副相连接，三个支链的第二连杆在机构末端通过末端铰链相铰接。固定平台为等边三角形，与其连接的移动副分别布置在等边三角形三个角的角平分线上。当选取三个移动副作为机构的输入，则运动平台具有二个自由度。本发明具有结构和驱动分布对称、工作空间内部无奇异、刚度和承载能力强等优点。
【专利说明】由三条PRR支链构成的一种平面二自由度驱动冗余并联机器人机构
【技术领域】:
[0001]本发明属于工业机器人和机械制造领域，特别涉及一种由三条PRR支链构成的一种平面二自由度驱动冗余并联机器人机构。
【背景技术】:
[0002]并联机器人机构与串联机器人机构相比，具有高承载能力、高刚度和运动学反解容易等优点，其在工业机器人和并联机床等领域得到了重要的应用。
[0003]但是，由于结构的限制，并联机器人机构存在一些明显的不足，如工作空间小和工作空间内部存在较多的奇异等。由于内部奇异的存在，奇异曲线将理论工作空间划分为不同的子区间，而实际能使用的工作空间就只是其中某一子空间，这使得原本不大的工作空间变得更小。对于平面二自由度并联机器人一般其运动平台通过两个支链与固定平台相连接，其承载能力和刚度也是有限的，所有这些会给平面二自由度并联机器人机构的应用带来了 一定的限制。
【发明内容】
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[0004]本发明针对现有技术中的不足提出一种由三条PRR支链构成的平面二自由度驱动冗余并联机器人机构，该机构不仅可以克服工作空间内部的奇异，使有效工作空间增大，而且具有增大机构的承载能力和刚度等优点。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的方案是:由三条PRR支链构成的一种平面二自由度驱动冗余并联机器人机构。其结构是末端铰链通过三个支链与固定平台相连，每个支链均含一个移动副(P副)、两个转动副(R副)和两个连杆。对于每一支链，第一连杆与固定平台通过移动副(P副)相连接，第一连杆与第二连杆通过转动副(R副)相连接。三个支链的第二连杆在机构末端通过末端铰链铰接在一起。固定平台为等边三角形结构，三个支链的移动副分别布置在等边三角形三个角的角平分线上。当选取三个移动副作为机构的三个输入，则末端铰链具有两个自由度，这两个运动为平面内的二维移动。由于机构具有三个输入、两个输出且每个支链均含有一个P副和两个R副，因此称其为由三条PRR支链构成的一种平面二自由度驱动冗余并联机器人机构。
[0006]本发明通过上述技术方案，存在如下效果:该机构的结构和驱动分布对称，通过增加一个支链实现了冗余驱动，克服了工作空间内部奇异，且增大了机构的刚度和承载能力。该机构可作为工业机器人实现平面内的取放、装配和金属切削等操作。
【专利附图】
【附图说明】:
[0007]图1是本发明的结构示意图；
[0008]图中:1为固定平台，2为第一连杆,3为转动副,4为第二连杆,5为末端铰链，P为移动副【具体实施方式】:
[0009]以下结合附图1所示之实施例作进一步详述:
[0010]在图1所示实施例中:机构包含固定平台1、末端铰链5和三个相同的支链，这三个支链均含有第一连杆2、第二连杆4、移动副P、转动副3和末端铰链5。第一连杆2与固定平台I通过移动副P相连接，固定平台I为等边三角形，三个支链的三个移动副P分别布置在固定平台I三个角的角平分线上。第一连杆2和第二连杆4通过转动副3相连接，三个支链的第二连杆4在机构末端通过末端铰链5铰接在一起。整个机构的机构是对称的，固定平台为等边三角形，各个支链也是相同的。
[0011]该驱动冗余机构是通过增加一个相同的串联支链的形式，从而增加一个驱动来获得机构的冗余驱动。该机构工作时，三个驱动同时存在，而输出仅有两个自由度，属于超确定输入。
【权利要求】
1.由三条PRR支链构成的ー种平面ニ自由度驱动冗余并联机器人机构，其特征是:固定平台通过三条相同的支链与末端铰链相连，每ー支链均含有两个连杆、一个移动副(P)副和两个转动副(R副)。第一连杆与固定平台通过移动副相连接，固定平台为等边三角形，三条支链的三个移动副分别布置在等边三角形三个角的角平分线上。第一连杆与第二连杆通过转动副相连接，三个支链的第二连在机构末端通过末端铰链铰接在一起。
2.根据权利要求1所述的由三条PRR支链构成的ー种平面ニ自由度驱动冗余并联机器人机构，其特征是:所述三个相同的支链，结构对称。
【文档编号】B25J9/08GK103552065SQ201310586980
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】王冰, 刘健, 刘景旺, 聂旭萌 申请人:北华航天工业学院