一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法技术

本发明专利技术公开一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法，涉及机器人机构领域，包括定平台、动平台、多个运动支链和若干个冗余支链，运动支链的两端分别与定平台和动平台连接，运动支链上设置有制动器，冗余支链的两端分别与定平台和动平台连接，冗余支链上设置有驱动部件。冗余支链设置为n个，控制时使得随动的运动支链数目为n，利用n个冗余支链的控制，使随动的n个运动支链运动到预期的位姿，通过多次调整，使所有的运动支链运动到预期的位姿，即可以实现并联机构预期所有自由度输出的控制。本发明专利技术提供的少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法减少了驱动部件，降低了成本，降低了控制难度，承载能力大。

【技术实现步骤摘要】
一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法
本专利技术涉及机器人机构领域，特别是涉及一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法。
技术介绍
并联机构具有结构紧凑、承载能力大、精度高、回程误差小等优点，广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域。在重载场合需要增加冗余支链以提高机构的承载能力，提出了冗余驱动并联机构，如专利CN201610494181.7所公开的五自由度冗余驱动并联抛光机器人，包括定平台及动平台，六个RUS驱动分支及一个约束分支，该机构利用冗余并联结构提高整体机构刚度、避免奇异位置、有效增加工作空间，达到提高加工表面质量的效果；专利CN201610289804.7所公开的一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，该机构可以执行空间两转动一移动的三自由度运动，具有加工精度高、刚度高、伴随运动简单等优点；专利CN201710914676.5所公开的一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构，包括基座、第一至第四支链组件，该机构可以执行空间两移动一转动的三自由度运动，减少了机构的奇异位形并改善了机构的力传递性能。但这类机构驱动器数目大于自由度数目，其协调控制难度较大，不易实现工程化应用。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法，减少了驱动部件，降低了成本，降低了控制难度，承载能力大。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种少驱动多自由度输出冗余并联机构，包括定平台、动平台、多个运动支链和若干个冗余支链，所述运动支链的两端分别与所述定平台和所述动平台连接，所述运动支链上设置有制动器，所述冗余支链的两端分别与所述定平台和所述动平台连接，所述冗余支链上设置有驱动部件。优选地，所述冗余支链包括由上至下依次连接的第一连接件、第一上连杆、第二连接件、第一下连杆和第三连接件，所述第一上连杆的上端通过所述第一连接件与所述动平台连接，所述第一下连杆的下端通过所述第三连接件与所述定平台连接。优选地，所述运动支链包括由上至下依次连接的第四连接件、第二上连杆、第五连接件、第二下连杆和第六连接件，所述第二上连杆的上端通过所述第四连接件与所述动平台连接，所述第二下连杆的下端通过所述第六连接件与所述定平台连接。优选地，所述第一连接件和所述第三连接件均为球副，所述第二连接件为移动副，所述驱动部件安装于所述第二连接件上，所述驱动部件为直线驱动单元。优选地，所述第四连接件和所述第六连接件均为球副，所述第五连接件为移动副，所述制动器安装于所述第五连接件上。优选地，所述第四连接件为球副，所述第五连接件为移动副，所述第六连接件为转动副，所述制动器安装于所述第五连接件上。优选地，还包括约束支链，所述约束支链下端与所述定平台的中心固定连接，所述约束支链的上端通过虎克铰与所述动平台的中心连接；所述第一连接件和所述第四连接件均为球副，所述第二连接件和所述第五连接件均为虎克铰，所述第三连接件和所述第六连接件均为转动副，所述驱动部件安装于所述第三连接件上，所述驱动部件为旋转驱动单元，所述制动器安装于所述第六连接件上。本专利技术还提供一种少驱动多自由度输出冗余并联机构的控制方法，包括以下步骤：所述冗余支链设置有n个，首先，松开前n个所述运动支链中的所述制动器，使前n个所述运动支链为随动状态，锁死其他所述运动支链的所述制动器，使其他所述运动支链为锁死状态，通过控制n个所述冗余支链的驱动输入，即可调整前n个所述运动支链的位移；然后设置第(n+1)～2n个所述运动支链为随动，其他所述运动支链锁死，通过控制n个所述冗余支链的驱动输入，即可调整第(n+1)～2n个所述运动支链的位移；以此类推，即可实现所有所述运动支链的调整。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法，包括定平台、动平台、多个运动支链和若干个冗余支链，运动支链的两端分别与定平台和动平台连接，运动支链上设置有制动器，冗余支链的两端分别与定平台和动平台连接，冗余支链上设置有驱动部件。冗余支链设置为n个，控制时使得随动的运动支链数目为n，除随动的运动支链外，其余运动支链均通过制动器锁死。利用n个冗余支链的控制，使随动的n个运动支链运动到预期的位姿，通过多次调整，使所有的运动支链运动到预期的位姿，即可以实现并联机构预期所有自由度输出的控制。可见，本专利技术中的冗余并联机构承载能力大，减少了驱动部件，降低了成本，通过多次驱动实现多维独立输出，进而实现机构位置姿态调整，简化了冗余并联机构的控制问题，具有非常广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的少驱动多自由度输出冗余并联机构的实施例一的结构示意图；图2为本专利技术提供的少驱动多自由度输出冗余并联机构的实施例二的结构示意图；图3为本专利技术提供的少驱动多自由度输出冗余并联机构的实施例三的结构示意图；图4为本专利技术提供的少驱动多自由度输出冗余并联机构的实施例四的结构示意图。附图标记说明：100、少驱动多自由度输出冗余并联机构；1、定平台；2、动平台；3、冗余支链；301、第一上连杆；302、第一下连杆；303、第一连接件；304、第二连接件；305、第三连接件；306、驱动部件；4、运动支链；401、第二上连杆；402、第二下连杆；403、第四连接件；404、第五连接件；405、第六连接件；406、制动器；5、约束支链。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法，减少了驱动部件，降低了成本，降低了控制难度，承载能力大。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一：如图1所示，本实施例提供一种少驱动多自由度输出冗余并联机构100，包括定平台1、动平台2、多个运动支链4和若干个冗余支链3，运动支链4的两端分别与定平台1和动平台2连接，运动支链4上设置有制动器406，冗余支链3的两端分别与定平台1和动平台2连接，冗余支链3上设置有驱动部件306。具体地，运动支链4的数量大于冗余支链3的数量。可见，本实施例以正常非冗余并联机构为基础，添加一个或多个(记为n个)冗余支链3构造冗余并联机构，在所添加的每个冗余支链3上添加驱动部件306，而将正常非冗余并联机构的原支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种少驱动多自由度输出冗余并联机构，其特征在于，包括定平台、动平台、多个运动支链和若干个冗余支链，所述运动支链的两端分别与所述定平台和所述动平台连接，所述运动支链上设置有制动器，所述冗余支链的两端分别与所述定平台和所述动平台连接，所述冗余支链上设置有驱动部件。/n

【技术特征摘要】
1.一种少驱动多自由度输出冗余并联机构，其特征在于，包括定平台、动平台、多个运动支链和若干个冗余支链，所述运动支链的两端分别与所述定平台和所述动平台连接，所述运动支链上设置有制动器，所述冗余支链的两端分别与所述定平台和所述动平台连接，所述冗余支链上设置有驱动部件。


2.根据权利要求1所述的少驱动多自由度输出冗余并联机构，其特征在于，所述冗余支链包括由上至下依次连接的第一连接件、第一上连杆、第二连接件、第一下连杆和第三连接件，所述第一上连杆的上端通过所述第一连接件与所述动平台连接，所述第一下连杆的下端通过所述第三连接件与所述定平台连接。


3.根据权利要求2所述的少驱动多自由度输出冗余并联机构，其特征在于，所述运动支链包括由上至下依次连接的第四连接件、第二上连杆、第五连接件、第二下连杆和第六连接件，所述第二上连杆的上端通过所述第四连接件与所述动平台连接，所述第二下连杆的下端通过所述第六连接件与所述定平台连接。


4.根据权利要求3所述的少驱动多自由度输出冗余并联机构，其特征在于，所述第一连接件和所述第三连接件均为球副，所述第二连接件为移动副，所述驱动部件安装于所述第二连接件上，所述驱动部件为直线驱动单元。


5.根据权利要求4所述的少驱动多自由度输出冗余并联机构，其特征在于，所述第四连接件和所述第六连接件均为球副，所述第五连接件...

【专利技术属性】
技术研发人员：许允斗，张益明，赵永生，庞小宇，聂升龙，高鹏阳，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13