[发明专利]绳杆混合驱动的少支链六自由度并联机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种少支链六自由度并联机器人，属于力反馈机器人、工业机器人、测量及自动电视摄像机的技术领域，特别是一种绳杆混合驱动的少支链六自由度并联机器人，可用于电视电影传媒行业的自动电视摄像机等位姿调节场合。

背景技术

绳索驱动的并联机器人自其诞生以来，经过二十多年的发展，愈来愈受到工程界和学术界的关注，它是由多个运动支链的一端同时与一个具有多自由度的终端操作器相连而构成的机器人，理论上它具有工作空间大、惯性小、结构简单、拆装容易以及有效载荷与自重比高等一系列优点，目前已成功应用于力反馈装置、虚拟运动训练系统、高速抓取机器人、集装箱吊装、自动电视摄像机、测量机、风洞模型支撑及大型射电望远镜等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种绳杆混合驱动的少支链六自由度并联机构，该机构可用于电影电视传媒行业的自动电视摄像机等位姿调节场合。这种机构的结构特点是三条柔性外主动支链和一条下端垂直连接于静平台、上端通过转动铰和虎克铰与动平台相连的中间刚性主动支链构成，此中间支链含有两个互相垂直的转动驱动副及一个主动伸缩杆，且其中一转动驱动副的轴线平行于静平台。

一种绳杆混合驱动的少支链六自由度并联机器人，由动平台、静平台与四条主动支链组成，其特征是其中三条外主动支链的结构相同，在空间中呈对称分布，另外一条中间主动支链一端垂直连接静平台，另一端与动平台相连，该支链对动平台起到支撑和约束的作用。

所述三条外主动支链由电机通过对绳索进行拉拽，实现对动平台的驱动。

所述一条中间支链下端与静平台垂直相连，上端通过第二转动驱动副、第一转动驱动副、主动伸缩杆、被动转动副、虎克铰与动平台相连，其中第二转动驱动副的轴线平行于静平台，被动转动副的轴线垂直于第一转动驱动副的轴线，且第一转动驱动副的轴线垂直于第二转动驱动副的轴线。

所述一条中间支链下端与静平台垂直相连，上端与动平台之间也可以通过第二转动驱动副、第一转动驱动副、主动伸缩杆与球铰相连。

所述三条外主动支链在空间中呈对称分布，外主动支链与静平台的连接处呈等边三角形分布，通过虎克铰和转动副连接，外主动支链与动平台的连接处亦呈等边三角形分布，通过虎克铰与转动副连接。

所述中间主动支链的主动伸缩杆与虎克铰之间的转动副也可以不安装，即主动伸缩杆与虎克铰直接相连，得到两转动三移动的五自由度并联机器人。

所述三条外主动支链与静平台之间通过虎克铰及转动副连接，与动平台之间可以通过球铰连接。

所述三条外主动支链与静平台之间也可以通过球铰连接，与动平台之间通过虎克铰及转动副连接。

所述三条外主动支链与静平台之间也可以通过球铰连接，与动平台之间也可以通过球铰连接。

 

本发明由动平台、静平台和四条主动支链组成，每条主动支链连接于动平台与静平台之间。在四条主动支链中，有三条主动支链的结构相同，为柔性驱动支链，在空间中呈对称分布，另一条主动支链下端垂直连接静平台，上端与动平台通过转动铰及虎克铰相连，中间为两个轴线互相垂直的转动驱动副和一个主动伸缩杆，实现动平台的空间六自由度运动。

本发明机构具有至少三个主动支链的机械结构完全相同且可模块化设计与制造、结构简单、惯性小、制造成本低及安装容易等优点，与传统的Stewart平台相比，减少了支链的总数从而减少了支链间的干涉，同时采用柔性绳索代替部分刚性杆件作为驱动，又增加了工作空间及灵活性。本机构适用于自动电视摄像机等位姿调节场合，将其开发为自动电视摄像机时，能够实现人员的大量精简从而减少电视电影的拍摄成本，提高电视电影的拍摄质量。

附图说明

图１是本发明结构示意图。

其中图中：基座静平台1、转动铰2、虎克铰3、电机4、绳索挂钩5、绳索6、滑轮7、虎克铰8、转动铰9、动平台10、虎克铰11、转动铰12、主动伸缩杆13、第一转动驱动副14、电机15、第二转动驱动副16、垂直固结静平台杆17。

具体实施方式

如图1所示，基座静平台1固定不动，四条主动支链连接于静平台1与动平台10之间，其中三条外主动支链为柔性支链，在空间中呈对称分布，另一条中间主动支链为刚性支链，其一端垂直固结静平台1，另一端与动平台10通过转动铰12及虎克铰11连接。