一种4PUS-3UPS冗余驱动并联机器人制造技术

一种4PUS

【技术实现步骤摘要】
一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人


[0001]本专利技术属于精密机械加工
，具体涉及一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人。

技术介绍

[0002]并联机器人可以定义为在动平台和静平台之间具有至少两个相互独立运动链连接，动平台具有两个或两个以上的自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。
[0003]并联机器人具有高刚度、大承载能力、低惯性、无累计误差等优势，因此在机械制造领域也被广泛应用。现有并联机器人技术已经能够充分发挥上述优势，但并联机器人工作空间小、动平台倾转能力差、工作空间内运动的奇异性等问题仍亟需解决。
[0004]哈尔滨工业大学(深圳)黄海林等人提出的一种基于冗余驱动的并联机器人(专利申请号为201911210453.6)。其采用四条随动支链和一条中央支链，其中每条随动支链具有六个自由度和一个移动驱动关节，中央支链具有六个自由度和三个相互正交的移动驱动关节。其特殊的中央支链结构很好的实现了动平台的大角度倾转，并且通过冗余驱动克服了工作空间内运动的奇异性。但是，由于其中央支链串联有三个移动驱动关节，致使中央支链存在较大的惯性和明显的累计误差。
[0005]基于此，本专利技术提出一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，旨在解决并联机器人倾转能力差、工作空间内奇异性问题的前提下，保证并联机器人原本的优势不损失。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的不足，提出一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，目的在于保证并联机器人具备高刚度、大承载能力、低惯性、无累计误差的优势前提下，克服动平台倾转能力差和工作空间内运动奇异性问题。
[0007]本专利技术所采取的技术方案是：
[0008]一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，包括固定框架及动平台；所述固定框架与动平台之间通过四条PUS支链和三条UPS支链连接。
[0009]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0010]1.本专利技术通过具有独立直线模组的四条PUS支链和三条UPS支链实现对六自由度并联机构的冗余驱动，PUS支链和UPS支链同时驱动，使动平台实现大角度倾转，并克服运动过程中的奇异形位。本专利技术中的UPS支链容易求出运动学逆解，容易进行运动学分析。本专利技术中的UPS支链中的虎克铰旋转中心在UPS连杆的延长线上，使UPS连杆仅受拉力，容易进行动力学分析。
[0011]2.本专利技术没有使用中央支链，取而代之的是使用三条UPS支链。优势是每条支链只有一个移动直线模组，使支链惯性小且无累计误差，同时仍具有动平台大倾转能力和克服工作空间的运动奇异性的能力。
附图说明
[0012]图1是本专利技术结构示意图一；
[0013]图2是本专利技术结构示意图二；
[0014]图3是本专利技术PUS支链直线模组结构示意图；
[0015]图4是本专利技术UPS支链直线模组结构示意图；
[0016]图5是本专利技术一种大倾转状态示意图；
[0017]图6是本专利技术另一种大倾转状态示意图；
[0018]其中：10、固定框架；11、立柱；12、盖板；13、底板；20、动平台；30、PUS支链；31、移动副一；311、驱动电机一；312、丝杆一；313、导向杆一；314、滑块一；315、转接板一；32、虎克铰一；33、PUS连杆；34、球副一；40、UPS支链；41、虎克铰二；42、移动副二；421、驱动电机二；422、丝杆二；423、导向杆二；424、滑块二；425、转接板二；43、UPS连杆；44、球副二。
具体实施方式
[0019]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的做进一步详细的描述。
[0020]参照图1～图6所示，本专利技术的一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，包括固定框架10及动平台20；固定框架10与动平台20之间通过四条PUS支链30和三条UPS支链40连接。四条PUS支链30均布分立于固定框架10四角，三条UPS支链40均布环绕动平台20并交叉设置在四条PUS支链30之间。其中：四条PUS支链30的下端与动平台20下部连接，三条UPS支链40下端与动平台20上部连接，使动平台20能够实现轻转。
[0021]固定框架10包括上盖板12、底板13及安装在盖板12和底板13之间的四个立柱11，上盖板12设置三个UPS支链40的虎克铰二41安装位置。
[0022]如图1、图2所示，每条PUS支链30结构相同，均包括移动副一31、虎克铰一32、PUS连杆33及球副一34；PUS连杆33上端通过虎克铰一32与移动副一31的滑块一314连接，PUS连杆33下端通过球副一34与动平台20下部连接，移动副一31安装在固定框架10上。
[0023]每条PUS支链30的移动副一31均为独立的直线模组，每个移动副一31结构相同，如图3所示。均包括驱动电机一311、丝杆一312、导向杆一313、滑块一314及转接板一315；丝杆一312转动安装在转接板一315上，驱动电机一311与丝杆一312驱动连接，导向杆一313与丝杆一312平行设置，导向杆一313与驱动电机一311固定在转接板一315上，滑块一314穿过导向杆一313与丝杆一312驱动连接，转接板一315固定在固定框架10的立柱11上。
[0024]如图1、图2所示，每条UPS支链40结构相同，均包括虎克铰二41、移动副二42、UPS连杆43及球副二44；虎克铰二41与固定框架10上端固定连接，移动副二42上端铰接安装在虎克铰二41上，UPS连杆43上端与移动副二42的滑块二424固定连接，UPS连杆43下端通过球副二44与动平台20上部连接，虎克铰二41转动中心处于UPS连杆43的延长线上。
[0025]每条UPS支链40的移动副二42均为独立的直线模组，每个移动副二42结构相同，如图4所示。均包括驱动电机二421、丝杆二422、导向杆二423、滑块二424及转接板二425；丝杆二422转动安装在转接板二425上，驱动电机二421与丝杆二422驱动连接，导向杆二423与丝杆二422平行设置，导向杆二423与驱动电机二421固定在转接板二425上，滑块二424穿过导向杆二423与丝杆二422驱动连接，转接板二425铰接安装在固定框架10的盖板12上。
[0026]本专利技术中，四个移动副一31的直线模组和三个移动副二42的直线模组为并联机器人提供七个输入驱动，使具备六个自由度的4PUS
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3UPS并联机构能够实现冗余驱动，从而克服工作空间的奇异形位，且刚度和承载能力得以改善。并且，在周围的四条PUS支链与顶端的三条UPS支链的作用下，实现动平台的大角度倾转，参见图5、图6。
[0027]本专利技术各支链仅有一个直线模组，即各支链仅有一个驱动关节，使得各支链在运动过程中无累计误差，并且惯性小可以进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，包括固定框架(10)及动平台(20)；其特征在于：所述固定框架(10)与动平台(20)之间通过四条PUS支链(30)和三条UPS支链(40)连接。2.根据权利要求1所述的一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，其特征在于：所述四条PUS支链(30)的下端与动平台(20)下部连接，三条UPS支链(40)下端与动平台(20)上部连接，使动平台(20)能够实现轻转。3.根据权利要求2所述的一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，其特征在于：所述四条PUS支链(30)均布分立于固定框架(10)四角，三条UPS支链(40)均布环绕动平台(20)并交叉设置在四条PUS支链(30)之间。4.根据权利要求1所述的一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，其特征在于：每条所述PUS支链(30)均包括移动副一(31)、虎克铰一(32)、PUS连杆(33)及球副一(34)；所述PUS连杆(33)上端通过虎克铰一(32)与移动副一(31)的滑块(104)连接，PUS连杆(33)下端通过球副一(34)与动平台(20)下部连接，所述移动副一(31)安装在固定框架(10)上。5.根据权利要求4所述的一种4PUS
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3UPS冗余驱动并联机器人，其特征在于：每条所述PUS支链(30)的移动副一(31)均为独立的直线模组，每个移动副一(31)均包括驱动电机一(311)、丝杆一(312)、导向杆一(313)、滑块一(314)及转接板一(315)；所述丝杆一(312)转动安装在转接板一(315)上，所述驱动电机一(311)与丝杆一(312)驱动连接，所述导向杆一(313)与丝杆一(312)平行设置，导向杆一(313)与驱动电机一(311)固定在转接...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵学森，付添龙，潘治杭，胡振江，孙涛，张俊杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：