一种三转动广义解耦并联机器人机构制造技术

一种三转动广义解耦并联机器人机构，其包括基座、动平台以及连接基座和动平台的三个分支，所述三个分支在基座和动平台上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支为RRR型分支、第二分支为RRRRPP型分支、第三分支为RRRRPP型分支，第二和第三分支的一端与基座连接，其另一端分别通过移动滑槽与动平台连接。本发明专利技术具有强度高、结构紧凑、稳定性好等优点，实现了空间三自由度转动运动学上的完全解耦，克服了传统三自由度转动并联机构控制复杂、强耦合性、分析计算繁琐等缺点。

A generalized decoupling parallel manipulator mechanism with three rotation

A three rotation decoupling parallel robot mechanism, which comprises a movable platform base, and three branches connected with the base and the moving platform, three branches in the base and the movable uniform platform, the base and the moving platform in the initial state are parallel to each other, the two sides of the moving platform are respectively arranged perpendicular to each other and the common parallel to the moving slide to the bottom of the platform, the first branch of RRR branch, the second branch of RRRRPP branch and the third branch of RRRRPP branch, one end of the second and Third branches connected with the base, the other end is connected with the moving platform through mobile chute. The invention has the advantages of compact structure, high strength, good stability, the three degree of freedom rotation completely decoupled kinematics, to overcome the traditional three DOF parallel mechanism of complex control, strong coupling, complex calculation analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种三转动广义解耦并联机器人机构
本专利技术属于机器人领域，特别涉及一种并联机器人机构。
技术介绍
并联机构通常由动平台和定平台通过多条支链连接而成，与串联机构相比，其具有结构紧凑、刚度好、承载能力大、累积误差小等优点，使其在运动模拟器、并联机床、机器人、调姿调向装置等领域得到广泛的应用。但是并联机构为完成期望运动输出通常需要所有驱动构件相互协调运动，这给控制带来很大的麻烦。并联机构存在的耦合性，使得其在构型设计、分析计算以及机构控制方面存在诸多困难，一定程度上限制了并联机构的应用。对于三自由度转动并联机构，大多数不具有完全解耦特征，控制复杂，标定困难。解耦并联机构可以实现运动解耦，并且机构解耦程度越高其运动学、动力学分析越简单易解，可极大简化机器人的控制与轨迹规划问题。经过对现有技术的检索发现，国外学者如Gosselin提出的球面转动并联机构“AgileEye(灵巧眼)”，国内学者也提出一些三转动并联机构，例如公开号为CN103895009A、CN101306534A、CN101797435A的中国专利等所述的三自由度转动并联机构，但完全解耦的三转动并联机构很少见，克服现有机构的弊端，解决存在的转动耦合问题，提出结构功能各异的新型机构是机构学发展的基本要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种承载力大、易于控制、能够实现三自由度转动完全解耦的广义解耦并联机器人机构。本专利技术包括基座、动平台以及连接基座和动平台的三个分支，三个分支在基座和动平台上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支为RRR型分支、第二分支为RRRRPP型分支、第三分支为RRRRPP型分支；所述第一分支为基分支，解耦运动输出与基分支中各单一运动副的输出运动一一对应；该分支的第一连杆的一端与基座固连，第一连杆的另一端通过第一转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第二转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第三转动副与动平台转动连接；该分支中，第一转动副与第二转动副轴线垂直相交，第二转动副与第三转动副轴线垂直相交，第一转动副与第三转动副轴线在初始状态下垂直交错；所述第二分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接；该分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副轴线与第一分支中的第一转动副轴线平行，第二转动副轴线和第二移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副，第三转动副和第四转动副的轴线与第一移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副；所述第三分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在另一个移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接；该分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副轴线与第一分支中的第一转动副轴线平行，第二转动副和第三转动副的轴线与第一移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副，第四转动副轴线与第二移动副移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副。所述三个分支中每一个与基座连接的第一转动副位于同一平面上且轴线均垂直于基座平面，第一分支中与动平台相连的第三转动副位于动平台底面且轴线垂直于动平台平面，第二分支和第三分支中的第二移动副的移动方向均平行于动平台平面。第一分支的第一转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第一转动自由度的输出参数；第二分支的第二转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第二转动自由度的输出参数；第三分支的第四转动副处设有驱动电机，其运动量表示该机构第三转动自由度的输出参数。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：在保留了并联机构强度高、结构紧凑、稳定性好等优点的基础上，实现了空间三自由度转动运动学上的完全解耦，克服了传统三自由度转动并联机构控制复杂、强耦合性、分析计算繁琐等缺点。附图说明图1为本专利技术的立体示意简图。图中：1-第一分支、1-1-第一连杆、1-2-第二连杆、1-3-第三连杆、2-第二分支、2-1-第一连杆、2-2-第二连杆、2-3-第三连杆、2-4-第四连杆、2-5-第五连杆、3-第三分支、3-1-第一连杆、3-2-第二连杆、3-3-第三连杆、3-4-第四连杆、3-5-第五连杆、4-动平台、5-基座。具体实施方式在图1所示的三转动广义解耦并联机器人机构示意图中，三个分支在基座5和动平台4上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支1为RRR型分支，其为基分支，解耦运动输出与基分支中各单一运动副的输出运动一一对应；该分支的第一连杆1-1的一端与基座固连，第一连杆的另一端通过第一转动副R1与第二连杆1-2的一端连接，第二连杆的另一端通过第二转动副R2与第三连杆1-3的一端连接，第三连杆的另一端通过第三转动副R3与动平台转动连接；该分支中，第一转动副R1与第二转动副R2轴线垂直相交，第二转动副R2与第三转动副R3轴线垂直相交，第一转动副R1与第三转动副R3轴线在初始状态下垂直交错；第二分支2为RRRRPP型分支，其中第一连杆2-1的一端通过第一转动副R4与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副R5与第二连杆2-2的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副R6与第三连杆2-3的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副R7与第四连杆2-4的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副P1与第五连杆2-5的一端连接，第五连杆的另一端通过设在移动滑槽上的第二移动副P2与动平台移动连接；该分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副R4轴线与第一分支中的第一转动副R1轴线平行，第二转动副R5轴线和第二移动副P2移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副R2，第三转动副R6和第四转动副R7的轴线与第一移动副P1移动方向平行，并共同平行于第一分支的第三转动副R3；第三分支3为RRRRPP型分支，其中第一连杆3-1的一端通过第一转动副R8与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副R9与第二连杆3-2的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副R10与第三连杆3-3的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副R11与第四连杆3-4的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副P3与第五连杆3-5的一端连接，第五连杆的另一端通过设在另一个移动滑槽上的第二移动副P4与动平台移动连接；该分支中，第五连杆为直角连杆，第一转动副轴线R8与第一分支中的第一转动副R1轴线平行，第二转动副R9和第三转动副R10的轴线与第一移动副P3移动方向平行，并共同平行于第一分支的第二转动副R2，第四转动副轴线R11与第二移动副P4移动方向平行，并共同平行于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三转动广义解耦并联机器人机构，其包括基座、动平台以及连接基座和动平台的三个分支，其特征在于：所述三个分支在基座和动平台上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支为RRR型分支、第二分支为RRRRPP型分支、第三分支为RRRRPP型分支；所述第一分支为基分支，解耦运动输出与基分支中各单一运动副的输出运动一一对应；该分支的第一连杆的一端与基座固连，第一连杆的另一端通过第一转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第二转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第三转动副与动平台转动连接；所述第二分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接；所述第三分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在另一个移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接。...

【技术特征摘要】
1.一种三转动广义解耦并联机器人机构，其包括基座、动平台以及连接基座和动平台的三个分支，其特征在于：所述三个分支在基座和动平台上均布，基座和动平台在初始状态下相互平行，动平台的两个侧面分别设有相互垂直且共同平行于动平台底面的移动滑槽，第一分支为RRR型分支、第二分支为RRRRPP型分支、第三分支为RRRRPP型分支；所述第一分支为基分支，解耦运动输出与基分支中各单一运动副的输出运动一一对应；该分支的第一连杆的一端与基座固连，第一连杆的另一端通过第一转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第二转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第三转动副与动平台转动连接；所述第二分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在移动滑槽上的第二移动副与动平台移动连接；所述第三分支中的第一连杆的一端通过第一转动副与基座转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第一移动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过设在另一个移动滑槽上的第二移动副与...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾达幸，李明，王华明，任相名，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13