The invention relates to a five-degree-of-freedom hybrid robot based on a two-turn-one-move-three-degree-of-freedom parallel mechanism, which consists of a two-turn-one-move-three-degree-of-freedom parallel mechanism and a two-degree-of-freedom attitude adjustment mechanism in series with it. The two-turn-one-move-three-degree-of-freedom parallel mechanism consists of fixed platform, upper support platform, lower support platform, three branch components and moving platform components. The first and second branch components of the three branch components with the same structure are in the same plane and all pass through the upper support platform. They are connected with the upper support platform by rotating hinges, and the third branch component passes through the lower support platform and joins with the upper support platform. The lower support platform is connected by a rotating hinge; the two-degree-of-freedom attitude adjustment mechanism includes a sucker, a C-type component fixed on the sucker, and a A-type component connected with a C-type component through a rotating hinge. The invention has high modularity, and because the motion planes of the first branch component and the second branch component are coplanar, the inverse kinematics analytical expression of the mechanism is convenient for calculation, trajectory planning and real-time control.
【技术实现步骤摘要】
基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人
本专利技术属于机器人领域,特别涉及一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人。
技术介绍
目前,我国面向航天复合材料复杂曲面的加工主要通过五轴铣镗床和串联机器人实现,所生产产品的定位精度、重复定位精度等指标均难以达到设计要求,而混联机器人结合了串联和并联机器人的优点,与上述设备相比具有很大的优势,是复合材料高精度钻铣工具的重要发展方向。因此,基于两转一移三自由度2R1T并联机构的混联机器人具有很好的发展前景,其中,Tricept、Ecospeed和Exechon等由国外研制出的混联机器人,已经成功用于航空航天和汽车加工等需要加工复杂机构的领域,取得显著的经济效益。但是基于2R1T并联机构的混联机器人种类仍然较少,且仅有的几种机构存在运动副数目较多的问题,结构刚度不易保证。中国专利文献CN102699899A所公开的一种过约束高刚度多坐标混联机器人,并联机构部分由三个可沿轴向伸长或缩短的主动调节装置和一条从动调节装置组成,其中一条从动调节分支和两条驱动分支位于同一平面内,该并联机构的定平台做成整体式结构;该并联机构可以实现沿定平台平面内的两维转动和垂直于定平台的一个移动,再单独串接一个两自由度的执行器实现五自由度运动。该结构具有两条垂直相交的转轴,但其每条驱动支链存在的被动单自由度运动副数目为5,运动副数目多,结构刚度不易保证。中国专利文献CN104985596A所公开的一种含多轴转动支架的五自由度混联机器人,同样包含三个可沿轴向伸长或缩短的主动调节装置和一条从动调节装置,其中一条从动调节分支和两条 ...
【技术保护点】
1.一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人,包括一个两转一移三自由度并联机构和一个与所述并联机构串接的具有两自由度的姿态调整机构,其特征在于:所述两转一移三自由度并联机构包括定平台、上支撑平台、下支撑平台、三个分支组件和动平台组件,所述三个分支组件中结构相同的第一分支组件和第二分支组件处于同一平面内且均穿过所述上支撑平台,与所述上支撑平台用转动铰链连接,第三分支组件穿过所述下支撑平台并与所述下支撑平台用转动铰链连接,所述上支撑平台和所述下支撑平台均与定平台用转动铰链连接;第一分支组件、第二分支组件的前端与动平台用转动铰链连接,第三分支组件的前端与动平台固连;以及两自由度姿态调整机构包括吸盘、固设在所述吸盘上的C型构件、以及与所述C型构件通过转动铰链连接的A型构件,所述A型构件为一个长方体构件,在所述A型构件的第一端设有与刀柄连接的配合孔,所述配合孔安装进行加工的刀具,在所述A型构件的第二端设有一伸出轴,与位于所述C型构件两侧的圆形通孔形成转动铰链连接从而构成第一个转动自由度,所述C型构件的第一端设有转轴,所述转轴与所述动平台组件的下方圆孔形成转动铰链连接从而构成第二个转动 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人,包括一个两转一移三自由度并联机构和一个与所述并联机构串接的具有两自由度的姿态调整机构,其特征在于:所述两转一移三自由度并联机构包括定平台、上支撑平台、下支撑平台、三个分支组件和动平台组件,所述三个分支组件中结构相同的第一分支组件和第二分支组件处于同一平面内且均穿过所述上支撑平台,与所述上支撑平台用转动铰链连接,第三分支组件穿过所述下支撑平台并与所述下支撑平台用转动铰链连接,所述上支撑平台和所述下支撑平台均与定平台用转动铰链连接;第一分支组件、第二分支组件的前端与动平台用转动铰链连接,第三分支组件的前端与动平台固连;以及两自由度姿态调整机构包括吸盘、固设在所述吸盘上的C型构件、以及与所述C型构件通过转动铰链连接的A型构件,所述A型构件为一个长方体构件,在所述A型构件的第一端设有与刀柄连接的配合孔,所述配合孔安装进行加工的刀具,在所述A型构件的第二端设有一伸出轴,与位于所述C型构件两侧的圆形通孔形成转动铰链连接从而构成第一个转动自由度,所述C型构件的第一端设有转轴,所述转轴与所述动平台组件的下方圆孔形成转动铰链连接从而构成第二个转动自由度。2.根据权利要求1所述的基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人,其特征在于:所述第一分支组件和第二分支组件均分别包括动平台支撑组件、第一分支主体、第二分支主体、伺服电机、滚柱导轨、丝杠组件、长光栅、丝杠座、转动支座和滑块座,所述丝杠组件的丝杠的第一端通过联轴器与伺服电机的输出端连接,并与丝杠座内的轴承配合,所述轴承的内圈通过锁紧螺母锁紧,所述轴承的外圈通过端盖固定,丝杠的第二端通过丝杠座进行支撑,丝杠的中部与固连在转动支座上的丝杠螺母形成螺旋副连接,滑块座与转动支座固连,转动支座由十字交叉轴承同上支撑平台与转动支座的配合孔转动连接,上支撑平台的左右两端转动铰链与定平台间用圆锥滚子轴承转动连接,两个转动连接的转动副轴线垂直相交,构成虎克铰,滑块座与固联在第一分支主体和第二分支主体的两条导轨配合,由丝杠螺母带动进行相对移动,长光栅位于两条导轨之间,并分别与第一分支主体和第二分支主体固连。3.根据权利要求2所述的基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人,其特征在于:所述动平台支撑组件包括两个虎克铰座和...
【专利技术属性】
技术研发人员:许允斗,杨帆,徐郑和,赵云,张东胜,梅有恩,王超,岳义,姚建涛,周玉林,赵永生,
申请(专利权)人:燕山大学,
类型:发明
国别省市:河北,13
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