一种多构型绳索驱动并联机器人及其空间位姿求解方法技术
A multi configuration rope driven parallel robot and its space position and attitude solving method
The invention discloses a multi wire driven parallel robot configuration and space position method, which comprises a movable platform, a plurality of rope driving device, the frame of the main body and a plurality of ropes; according to the task need any position on the main frame is arranged on the rope driving device; the movable platform is arranged in the main frame of the internal space, you can arbitrarily change the position in the internal space; the movable platform is provided with a driving device is connected with the flexible rope rope; rope rope traction driving device using its position in the space of arbitrary body within the framework of the platform motion. The invention can improve the position and orientation control accuracy of the rope driven parallel robot and the utilization efficiency of the robot device.
【技术实现步骤摘要】
一种多构型绳索驱动并联机器人及其空间位姿求解方法
本专利技术涉及一种绳索驱动并联机器人领域，特别是关于一种多构型绳索驱动并联机器人及其空间解算位姿解算方法。
技术介绍
并联机器人具有工作空间大、负载能力强、快速可重构、模块化设计等优点，绳索驱动的优点使得目标工作平台的工作范围更大、运动速度更快，正在被广泛运用到各种操作机构中，通过控制绳索的输出长度来控制动平台在工作空间中的位置姿态；在驱动过程中不仅需要精确控制绳索的输出长度，同时需要检测绳索上拉力；现有的绳索驱动的并联机构的驱动装置中多不能集成测量装置，传统测量方法是通过将绳索与拉力传感器串联来进行测量。但是应用范围窄，测量效果差，影响线路布局。当绳索数目大于动平台自由度时，其运动学模型方程为冗余的非线性方程，不能得到显式的空间位姿正反解，空间位姿解算非常复杂，且难以获得实时且精确的位姿解。国内专利申请号为201410146203.1的专利公开了一种具有张紧力测量功能的高精度卷索装置，该装置由设置在滑台上的驱动装置和固定在平台上的测量装置组成，其测量装置结构复杂，并且需要通过另外一台电机来控制移动卷筒，造价成本更...
【技术保护点】
一种多构型绳索驱动并联机器人，其特征包括：动平台(1000)、若干个绳索驱动装置(2000)、主体机架(3000)和若干绳索(4000)；根据任务需要在所述主体机架(3000)的任意位置上设置有所述绳索驱动装置(2000)；所述绳索驱动装置(2000)通过所述柔性绳索(4000)与所述动平台(1000)相连，并利用空间位姿求解方法获得所述动平台(1000)在所述主体机架(3000)的内部空间中的位姿，从而利用所述柔性绳索(4000)牵引所述动平台(1000)达到所述主体机架(3000)内的相应位置，并改变所述动平台(1000)的相应姿态。
【技术特征摘要】
1.一种多构型绳索驱动并联机器人，其特征包括：动平台(1000)、若干个绳索驱动装置(2000)、主体机架(3000)和若干绳索(4000)；根据任务需要在所述主体机架(3000)的任意位置上设置有所述绳索驱动装置(2000)；所述绳索驱动装置(2000)通过所述柔性绳索(4000)与所述动平台(1000)相连，并利用空间位姿求解方法获得所述动平台(1000)在所述主体机架(3000)的内部空间中的位姿，从而利用所述柔性绳索(4000)牵引所述动平台(1000)达到所述主体机架(3000)内的相应位置，并改变所述动平台(1000)的相应姿态。2.根据权利要求1所述的多构型绳索驱动并联机器人，其特征是，所述动平台(1000)包括：若干个安装平板(1200)、若干个型材支架(1100)和绳索固定装置(1300)；在任意一个安装平板(1200)上表面和下表面上均匀分布有若干个带有螺纹孔的圆形凹槽；任意两个安装平板之间通过所述型材支架(1100)进行连接固定；在所述圆形凹槽上设置有所述绳索固定装置(1300)；所述绳索固定装置包括：可旋转圆环(1301)、外壳(1302)、轴承(1303)、旋转底座(1304)、固定底座(1305)；所述可旋转圆环(1301)固定在所述旋转底座(1304)的顶部；所述旋转底座(1304)的外侧通过所述轴承(1303)与所述外壳(1302)相连接；所述外壳(1302)的直径与所述安装平板(1200)上圆形凹槽的直径相匹配；在所述旋转底座(1304)的底部设置有所述固定底座(1305)；在所述固定底座(1305)的中间位置上设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述圆形凹槽上的螺纹孔相对应。3.根据权利要求1所述的多构型绳索驱动并联机器人，其特征是，所述绳索驱动装置(2000)包括：一对主体支架(2101)、一对支撑杆(2102)、绳索(2103)、绳索导引机构(2200)、万向导出机构(2500)、实时拉力测量机构(2300)和伺服驱动装置(2400)；所述绳索导引机构(2200)包括：一对支撑光轴(2204)、刻槽卷筒(2205)、传动丝杠(2208)、移动滑台(2207)、直线轴承(2206)、同步带(2202)、同步带从动轮(2203)与同步带主动轮(2201)；所述实时拉力测量机构(2300)包括：滑轮(2301)、拉压力测量传感器(2304)、滑轮支架(2302)、拉压力传感器支架(2306)以及旋转支架(2303)；所述伺服驱动装置(2400)包括：减速机(2401)和伺服电机(2402)；在所述一对主体支架(2101)之间的中心位置处设置有所述刻槽卷筒(2205)，在所述刻槽卷筒(2205)的下方设置有所述一对支撑杆(2102)；在所述刻槽卷筒(2205)的端轴上设置有所述同步带主动轮(2201)；在所述刻槽卷筒(2205)的上方设置有一对支撑光轴(2204)；在所述一对支撑光轴(2204)的上方之间设置有所述传动丝杠(2208)；在所述传动丝杠(2208)的端轴上设置有同步带从动轮(2203)；所述同步带从动轮(2203)与所述同步带主动轮(2201)之间通过所述同步带(2202)连接，并位于所述一对主体支架(2101)的前端支架上；在所述传动丝杠(2208)和一对支撑光轴(2204)上设置有移动滑台(2207)；在所述移动滑台(2207)的两侧通过直线轴承(2206)与所述一对支撑光轴(2204)相连接；在所述移动滑台(2207)上通过所述拉压力传感器支架(2306)设置有拉压力测量传感器(2304)，且所述拉压力测量传感器(2304)的水平面与所述移动滑台(2207)的安装平面平行；在所述移动滑台(207)的前端面，且与所述安装平面垂直的位置上设置有旋转支架(2303)；所述旋转支架(2303)与所述滑轮支架(2302)之间通过轴销连接；在所述滑轮支架(2302)的上端处设置有上通孔，所述上通孔通过轴销与所述拉压力测量传感器(2304)相连；在所述滑轮支架(2302)的下端处设置有下光孔，所述下通孔通过轴销与所述滑轮(2301)相连；在所述刻槽卷筒(2205)上缠绕有所述绳索(2103)，所述绳索(2103)垂直向上绕过所述滑轮(2301)后水平延伸至所述一对主体支架(2101)的前端支架外侧；在所述一对主体支架(2101)的后端支架外侧设置有减速机(2401)；所述减速机(2401)的输出轴通过轴键与所述刻槽卷筒(2205)的输入轴相连；所述减速机(2401)的输入轴通过联轴器与所述伺服电机(2402)相连；所述伺服电机(2402)驱动所述减速机(2401)顺时针或逆时针运动，并一起带动所述刻槽卷筒(2205)同步旋转，使得所述同步带主动轮(2201)通过同步带(2202)带动所述传动丝杠(2208)同步旋转，由所述传动丝杠(2208)驱动所述移动滑台(2207)沿着所述一对支撑光轴(2204)轴向前后运动，从而利用所述滑轮(2301)实现所述绳索(2103)能在所述刻槽卷筒(2205)上进行缠绕或释放。4.根据权利要求3所述的多构型绳索...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚伟伟，张飞，丛爽，张彬，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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