一種多自由度機器人機構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種多自由度機器人機構，由運動平臺、固定平臺和連接上述兩平臺的三條支鏈組成，所述三條支鏈中的第一支鏈由一個萬向節副、一個球鉸副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，第二條支鏈由一個萬向節副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，三條支鏈中的第三支鏈自上而下由兩個轉動副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，可實現三個移動的運動輸出，機構簡單，加工制造容易，運動學模型簡單，使得運動學標定和控制變得容易，同時機構關節少，提高了結構剛度。
【專利說明】
一種多自由度機器人機構
技術領域
[0001]本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種多自由度機器人機構?！颈尘凹夹g】
[0002]并聯機構(Parallel Mechanism，簡稱PM)，可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯方式驅動的一種閉環機構。
[0003]并聯機器人和傳統工業用串聯機器人在哲學上呈對立統一的關系，和串聯機器人相比較，并聯機器人具有以下特點:無累積誤差，精度較高；驅動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態響應好;結構緊湊，剛度高，承載能力大;完全對稱的并聯機構具有較好的各向同性;工作空間較小;根據這些特點，并聯機器人在需要高剛度、高精度或者大載荷而無須很大工作空間的領域內得到了廣泛應用。
[0004]并聯機器人機構是通過固定平臺和運動平臺之間用兩個以上的支鏈相連，每個支鏈由連桿和運動副組成，運動平臺具有兩個以上的自由度，而且以并聯方式驅動的機構，這與傳動的串聯機器人在機構學、運動學、動力學等方面都有很大的不同。
[0005]聯機器人機構廣泛應用于機器人、數控機床、傳感器、微動操作、制造加工等技術領域，研究人員也發明了很多并聯機構。但是現有的并聯機器人機構仍存在一些不足，如工藝性差、結構復雜、制造成本高等問題。
【發明內容】

[0006]為此，本發明提供了一種多自由度機器人機構，本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單，運動副數目少，成本較低，能實現三個移動的空間并聯機器人機構。
[0007]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:提供一種多自由度機器人機構，由運動平臺、固定平臺和連接上述兩平臺的三條支鏈組成，所述三條支鏈中的第一支鏈由一個萬向節副、一個球鉸副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，第二條支鏈由一個萬向節副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，三條支鏈中的第三支鏈自上而下由兩個個轉動副、一個移動副以及它們之間的連桿組成；第一支鏈的第一連桿的一端通過第一萬向節副與運動平臺連接，第一連桿的另一端通過球鉸副、第一移動副與固定平臺連接；第二支鏈的第二連桿的一端通過第二萬向節副與運動平臺連接，第二連桿的另一端通過第二移動副與固定平臺連接；第三支鏈的第三連桿的一端通過第一轉動副與運動平臺連接，第三連桿的另一端通過第二轉動副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過第三移動副與固定平臺連接； 其中，第一支鏈的第一移動副、第二支鏈的第二移動副和第三支鏈的第三移動副為機構的驅動副。
[0008]優選地，所述的運動平臺為等邊三角形。
[0009]進一步地，所述的運動平臺為等腰直角三角形，其中第一萬向節副中心點、第二萬向節副中心點與第一轉動副中心點的連線夾角為90°。
[0010]特別地，第一支鏈的第一移動副軸線與第一萬向節副的一條軸線平行。
[0011]具體地，第二支鏈的第二移動副軸線與第二萬向節副的一條軸線平行。
[0012]可選地，第一支鏈的第一移動副、第三支鏈的第三移動副采用電機驅動。
[0013]優選地，第二支鏈的第二移動副采用電機驅動絲杠結構進行驅動。
[0014]本發明的有益效果是:本發明提供了一種多自由度機器人機構，所述并聯機器人機構的運動平臺可實現三個移動的運動輸出，機構簡單，加工制造容易，運動學模型簡單，使得運動學標定和控制變得容易，同時機構關節少，提高了結構剛度?！靖綀D說明】
[0015]圖1是一種多自由度機器人機構。
[0016]其中:1_運動平臺，2-第一轉動副，3-第二轉動副，4-第三移動副，5-第一萬向節副，6-第一移動副，7-第二萬向節副，8-第二移動副，9-固定平臺，10-球鉸副，L1-第一連桿， L2-第二連桿，L3-第三連桿，L4-第四連桿。【具體實施方式】
[0017]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
[0018]在一個實施例中，如圖1所示，一種多自由度機器人機構，由運動平臺1、固定平臺9 和連接上述兩平臺的三條支鏈組成，所述三條支鏈中的第一支鏈由一個萬向節副、一個球鉸副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，第二條支鏈由一個萬向節副、一個移動副以及它們之間的連桿組成，三條支鏈中的第三支鏈自上而下由兩個個轉動副、一個移動副以及它們之間的連桿組成；第一支鏈的第一連桿L1的一端通過第一萬向節副5與運動平臺1連接，第一連桿L1的另一端通過球鉸副10、第一移動副6與固定平臺9連接；第二支鏈的第二連桿L2的一端通過第二萬向節副7與運動平臺1連接，第二連桿L2的另一端通過第二移動副8與固定平臺連接；第三支鏈的第三連桿L3的一端通過第一轉動副2與運動平臺1連接，第三連桿L3的另一端通過第二轉動副3與第四連桿L4的一端連接，第四連桿(L4)的另一端通過第三移動副4與固定平臺連接；其中，第一支鏈的第一移動副6、第二支鏈的第二移動副8和第三支鏈的第三移動副4為機構的驅動副。[〇〇19]優選地，所述的運動平臺1為等邊三角形。
[0020]具體地，所述的運動平臺1為等腰直角三角形，其中第一萬向節副5中心點、第二萬向節副7中心點與第一轉動副2中心點的連線夾角為90°。
[0021]進一步地，第一支鏈的第一移動副6軸線與第一萬向節副5的一條軸線平行。
[0022]可選地，第二支鏈的第二移動副8軸線與第二萬向節副7的一條軸線平行。[〇〇23]具體地，第一支鏈的第一移動副6、第三支鏈的第三移動副4采用電機驅動。
[0024]優選地，第二支鏈的第二移動副8采用電機驅動絲杠結構進行驅動。[〇〇25]上述三支鏈構成的平臺在多個運動副支撐下，通過設定驅動副來實現平臺機構的運動，工作原理簡單，機構加工制造容易，可實現多種運動形式，為進一步研制機器人運動機構提供基礎。
[0026]本發明的有益效果是:本發明提供了一種多自由度機器人機構，所述并聯機器人機構的運動平臺可實現三個移動的運動輸出，機構簡單，加工制造容易，運動學模型簡單，使得運動學標定和控制變得容易，同時機構關節少，提高了結構剛度。
[0027]以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種多自由度機器人機構，其特征在于:由運動平臺(1)、固定平臺(9)和連接上述兩 平臺的三條支鏈組成，所述三條支鏈中的第一支鏈由一個萬向節副、一個球鉸副、一個移動 副以及它們之間的連桿組成，第二條支鏈由一個萬向節副、一個移動副以及它們之間的連 桿組成，三條支鏈中的第三支鏈自上而下由兩個個轉動副、一個移動副以及它們之間的連 桿組成；第一支鏈的第一連桿(L1)的一端通過第一萬向節副(5)與運動平臺(1)連接，第一連桿 (L1)的另一端通過球鉸副(10)、第一移動副(6)與固定平臺(9)連接；第二支鏈的第二連桿(L2)的一端通過第二萬向節副(7)與運動平臺(1)連接，第二連桿 (L2)的另一端通過第二移動副(8)與固定平臺連接；第三支鏈的第三連桿(L3)的一端通過第一轉動副(2)與運動平臺(1)連接，第三連桿 (L3)的另一端通過第二轉動副(3)與第四連桿(L4)的一端連接，第四連桿(L4)的另一端通 過第三移動副(4 )與固定平臺連接；其中，第一支鏈的第一移動副(6)、第二支鏈的第二移動副(8)和第三支鏈的第三移動 副(4)為機構的驅動副。2.根據權利要求1所述的一種多自由度機器人機構，其特征在于:所述的運動平臺(1) 為等邊三角形。3.根據權利要求1所述的一種多自由度機器人機構，其特征在于:所述的運動平臺(1) 為等腰直角三角形，其中第一萬向節副(5)中心點、第二萬向節副(7)中心點與第一轉動副 (2)中心點的連線夾角為90°。4.根據權利要求3所述的一種多自由度機器人機構，其特征在于:第一支鏈的第一移動 畐|J(6)軸線與第一萬向節副(5)的一條軸線平行。5.根據權利要求4所述的一種多自由度機器人機構，其特征在于:第二支鏈的第二移動 畐|J(8)軸線與第二萬向節副(7)的一條軸線平行。6.根據權利要求4或5所述的一種多自由度機器人機構，其特征在于:第一支鏈的第一 移動副(6)、第三支鏈的第三移動副(4)采用電機驅動。7.根據權利要求1所述的一種多自由度機器人機構，其特征在于:第二支鏈的第二移動 副(8)采用電機驅動絲杠結構進行驅動。
【文檔編號】B25J9/00GK106078687SQ201610529405
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月7日
【發明人】吳國明, 顧雪陽, 李慶雷, 劉兆祥, 莊飛, 侯燕飛
【申請人】江蘇億欣新材料科技股份有限公司