本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機(jī)構(gòu)通常由動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過(guò)多條支鏈連接而成，與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好、承載能力大、累積誤差小等優(yōu)點(diǎn)，使其在運(yùn)動(dòng)模擬器、并聯(lián)機(jī)床、機(jī)器人、調(diào)姿調(diào)向裝置等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是并聯(lián)機(jī)構(gòu)為完成期望運(yùn)動(dòng)輸出通常需要所有驅(qū)動(dòng)構(gòu)件相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，這給控制帶來(lái)很大的麻煩。并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在的耦合性，使得其在構(gòu)型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算以及機(jī)構(gòu)控制方面存在諸多困難，一定程度上限制了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。對(duì)于三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，大多數(shù)不具有完全解耦特征，控制復(fù)雜，標(biāo)定困難。

解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)解耦，并且機(jī)構(gòu)解耦程度越高其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析越簡(jiǎn)單易解，可極大簡(jiǎn)化機(jī)器人的控制與軌跡規(guī)劃問(wèn)題。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，國(guó)外學(xué)者如gosselin提出的球面轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)“agileeye(靈巧眼)”，國(guó)內(nèi)學(xué)者也提出一些三轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，例如公開(kāi)號(hào)為cn103895009a、cn101306534a、cn101797435a的中國(guó)專(zhuān)利等所述的三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但完全解耦的三轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)很少見(jiàn)，克服現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的弊端，解決存在的轉(zhuǎn)動(dòng)耦合問(wèn)題，提出結(jié)構(gòu)功能各異的新型機(jī)構(gòu)是機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的基本要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種承載力大、易于控制、能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)完全解耦的廣義解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明包括基座、動(dòng)平臺(tái)以及連接基座和動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)分支，三個(gè)分支在基座和動(dòng)平臺(tái)上均布，基座和動(dòng)平臺(tái)在初始狀態(tài)下相互平行，動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)側(cè)面分別設(shè)有相互垂直且共同平行于動(dòng)平臺(tái)底面的移動(dòng)滑槽，第一分支為rrr型分支、第二分支為rrrrpp型分支、第三分支為rrrrpp型分支；

所述第一分支為基分支，解耦運(yùn)動(dòng)輸出與基分支中各單一運(yùn)動(dòng)副的輸出運(yùn)動(dòng)一一對(duì)應(yīng)；該分支的第一連桿的一端與基座固連，第一連桿的另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；該分支中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直相交，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直相交，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線在初始狀態(tài)下垂直交錯(cuò)；

所述第二分支中的第一連桿的一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一連桿的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過(guò)第一移動(dòng)副與第五連桿的一端連接，第五連桿的另一端通過(guò)設(shè)在移動(dòng)滑槽上的第二移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)連接；該分支中，第五連桿為直角連桿，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和第二移動(dòng)副移動(dòng)方向平行，并共同平行于第一分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與第一移動(dòng)副移動(dòng)方向平行，并共同平行于第一分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副；

所述第三分支中的第一連桿的一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與基座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一連桿的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿的一端連接，第二連桿的另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過(guò)第一移動(dòng)副與第五連桿的一端連接，第五連桿的另一端通過(guò)設(shè)在另一個(gè)移動(dòng)滑槽上的第二移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)連接；該分支中，第五連桿為直角連桿，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與第一移動(dòng)副移動(dòng)方向平行，并共同平行于第一分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二移動(dòng)副移動(dòng)方向平行，并共同平行于第一分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副。

所述三個(gè)分支中每一個(gè)與基座連接的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副位于同一平面上且軸線均垂直于基座平面，第一分支中與動(dòng)平臺(tái)相連的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副位于動(dòng)平臺(tái)底面且軸線垂直于動(dòng)平臺(tái)平面，第二分支和第三分支中的第二移動(dòng)副的移動(dòng)方向均平行于動(dòng)平臺(tái)平面。

第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第二分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第二轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第三分支的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

在保留了并聯(lián)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了空間三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)上的完全解耦，克服了傳統(tǒng)三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制復(fù)雜、強(qiáng)耦合性、分析計(jì)算繁瑣等缺點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的立體示意簡(jiǎn)圖。

圖中：1-第一分支、1-1-第一連桿、1-2-第二連桿、1-3-第三連桿、2-第二分支、2-1-第一連桿、2-2-第二連桿、2-3-第三連桿、2-4-第四連桿、2-5-第五連桿、3-第三分支、3-1-第一連桿、3-2-第二連桿、3-3-第三連桿、3-4-第四連桿、3-5-第五連桿、4-動(dòng)平臺(tái)、5-基座。

具體實(shí)施方式

在圖1所示的三轉(zhuǎn)動(dòng)廣義解耦并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)示意圖中，三個(gè)分支在基座5和動(dòng)平臺(tái)4上均布，基座和動(dòng)平臺(tái)在初始狀態(tài)下相互平行，動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)側(cè)面分別設(shè)有相互垂直且共同平行于動(dòng)平臺(tái)底面的移動(dòng)滑槽，第一分支1為rrr型分支，其為基分支，解耦運(yùn)動(dòng)輸出與基分支中各單一運(yùn)動(dòng)副的輸出運(yùn)動(dòng)一一對(duì)應(yīng)；該分支的第一連桿1-1的一端與基座固連，第一連桿的另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1與第二連桿1-2的一端連接，第二連桿的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2與第三連桿1-3的一端連接，第三連桿的另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3與動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；該分支中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2軸線垂直相交，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3軸線垂直相交，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1與第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3軸線在初始狀態(tài)下垂直交錯(cuò)；

第二分支2為rrrrpp型分支，其中第一連桿2-1的一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r4與基座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一連桿的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r5與第二連桿2-2的一端連接，第二連桿的另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r6與第三連桿2-3的一端連接，第三連桿的另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r7與第四連桿2-4的一端連接，第四連桿的另一端通過(guò)第一移動(dòng)副p1與第五連桿2-5的一端連接，第五連桿的另一端通過(guò)設(shè)在移動(dòng)滑槽上的第二移動(dòng)副p2與動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)連接；該分支中，第五連桿為直角連桿，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r4軸線與第一分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1軸線平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r5軸線和第二移動(dòng)副p2移動(dòng)方向平行，并共同平行于第一分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r6和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r7的軸線與第一移動(dòng)副p1移動(dòng)方向平行，并共同平行于第一分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3；

第三分支3為rrrrpp型分支，其中第一連桿3-1的一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r8與基座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一連桿的另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r9與第二連桿3-2的一端連接，第二連桿的另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r10與第三連桿3-3的一端連接，第三連桿的另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副r11與第四連桿3-4的一端連接，第四連桿的另一端通過(guò)第一移動(dòng)副p3與第五連桿3-5的一端連接，第五連桿的另一端通過(guò)設(shè)在另一個(gè)移動(dòng)滑槽上的第二移動(dòng)副p4與動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)連接；該分支中，第五連桿為直角連桿，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線r8與第一分支中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1軸線平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r9和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r10的軸線與第一移動(dòng)副p3移動(dòng)方向平行，并共同平行于第一分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r2，第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線r11與第二移動(dòng)副p4移動(dòng)方向平行，并共同平行于第一分支的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3。

所述三個(gè)分支中每一個(gè)與基座連接的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1、r4、r8位于同一平面上且軸線均垂直于基座平面，第一分支中與動(dòng)平臺(tái)相連的第三轉(zhuǎn)動(dòng)副r3位于動(dòng)平臺(tái)底面且軸線垂直于動(dòng)平臺(tái)平面，第二分支和第三分支中的第二移動(dòng)副p1、p3的移動(dòng)方向均平行于動(dòng)平臺(tái)平面。

第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副r1處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第一轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第二分支的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副r5處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第二轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)；第三分支的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副rr11處設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)量表示該機(jī)構(gòu)第三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的輸出參數(shù)。通過(guò)控制這三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)繞轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線的三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，且此三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)是完全解耦的。