[发明专利]一种五自由度并联机器人机构

说明书

技术领域

本发明隶属于工业机器人领域，涉及一种五自由度并联机器人机构。

背景技术

并联机构是指由两个或两个以上分支相连，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的机构。并联机器人机构由于具有刚度重量比大、承载能力强、误差累积小、动态性能好、结构紧凑等特点，近年来被广泛应用于众多技术领域。

迄今，在并联机构研究方面少自由度并联机构已经成为研究的热点。相对于六自由度并联机构，少自由度并联机构有其特有的性质：其结构简单，设计、制造及控制成本相对较低。其应用领域不断扩展，如轻工、医药、食品和电子行业的自动化生产线，加工制造业、自动化装配，PCB(印刷线路板)的贴片机构，自由曲面抛光机构等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现五自由度的并联机器人机构，该机构能够实现运动平台的三维移动及二维转动。以此机构为基础推演出的并联机构平台和混联机床作为该机构的实际应用实例。

本发明的所采用的技术方案是：本发明机构包括一个基座和一个运动平台，以及联接于二者之间的五支路连杆。五支路连杆通过球铰与基座相连接，

五自由度并联机构的结构是，运动平台通过五支路连杆与基座相连，五支路连杆通过分布在基座上的铰链与基座相连，五支路连杆通过铰链或转动副与运动平台相连接。

五支路连杆均为伸缩连杆。

伸缩连杆为滑动移动杆或螺旋移动杆。

铰链的类型可以是球铰，也可以是万向节。

五支路中有一支路连杆一端用球铰与基座连接，另一端用转动副与运动平台连接。对于其余四支路，任意支路连杆均可采取一端用球铰与基座相连和另一端用万向节与运动平台连接的方式，或采取一端用万向节与基座相连和另一端用球铰与运动平台连接的方式，或采取都用球铰与基座和运动平台连接的方式。

本发明机构结构新颖紧凑，可实现运动平台三移动和两转动的大范围运动，五支路的合理设计，使零件的加工误差和装配误差对机构运动干涉小，机构的运动控制简单且易于对运动平台进行反馈控制，可实现高速高精度的五自由度运动控制。

附图说明

图1本发明实施例1机构简图。

图2图1所示机构CAD模型。

图3本发明实施例2机构CAD模型。

图4本发明实施例3机构简图。

图中：1.万向节，2.运动平台，3.转动副，4.移动副，5.支路连杆，6.球铰，7.基座。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

实施例1：

图1为本发明中五自由度并联机构的第一个实施例机构简图。该机构包括基座7、运动平台2和联接于二者之间的五条支路连杆，其三维模型如图2所示。五支路中的一条支路连杆的一端用球铰6和基座7相连，另一端用转动副3和运动平台2相连，其余四支路连杆一端用球铰6和基座7相连，另一端用万向节1和运动平台2相连。五支路连杆均为滑动伸缩杆5，对伸缩连杆进行直线驱动，以控制运动平台2运动。

在这一实施例中，机构依靠伸缩杆上的直线驱动装置4对运动平台2进行空间轨迹控制，驱动装置可为伺服电机，该机构由五支路伸缩杆以并联方式共同驱动，机构紧凑，易实现高速高精度运动控制，及较大工作空间。

实施例2：

图3为本发明中五自由度并联机构的第二个实施例机构CAD模型。该机构包括基座7、运动平台2和联接于二者之间的五条支路连杆。五支路中的一条支路连杆的一端用球铰6和基座7相连，另一端用转动副3和运动平台2相连，其余四支路连杆一端用球铰6和基座7相连，另一端用万向节1和运动平台2相连。五支路连杆均为螺旋伸缩杆，对伸缩连进行旋转螺旋驱动，以控制运动平台2运动。

在这一实施例中，机构依靠伸缩杆上的旋转螺旋驱动装置对运动平台2进行空间轨迹控制，驱动装置可为旋转安装伺服电机，使机构装配更加紧凑和方便。

实施例3：

图4为本发明中五自由度并联机构的第三个实施例机构简图，该机构包括基座7、运动平台2和联接于二者之间的五条支路连杆。五支路中的一条支路连杆的一端用球铰6和基座7相连，另一端用转动副3和运动平台2相连，其余四支路连杆一端用万向节和基座相连，另一端用球铰6和运动平台2相连。五支路连杆均为滑动伸缩杆或螺旋伸缩杆，对伸缩连杆进行直线驱动或旋转螺旋驱动，以控制运动平台2运动。

在此实施例中，将其中四支路的球副配置到运动平台2上，使五自由度并联机构结构更加紧凑，装配更加简单。