[实用新型]非对称完全各向同性三自由度空间并联机器人机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，尤其是一种非对称完全各向同性三自由度空间并联机器人机构。

背景技术

并联机器人机构是由动平台、定平台以及联接两平台的若干条（两条以上）分支运动链组成。一般情况下，机构的运动分支数等于其自由度数，且驱动器安装在定平台或者接近于动平台的构件上，以减小机构的运动惯量。相对于串联机构，并联机构具有承载能力强、精度高、刚度大、速度响应快和自重负荷比小等优点。因此，并联机器人机构在工业机器人、并联机床、医疗机器人、微操作机器人、飞行模拟器等领域具有广阔的潜在应用前景。Steward机构是典型的六自由度并联机构，该机构具有较高的承载能力，各分支运动链结构也较为简单，因此该类机构常用于要求具有较高承载能力和运动复杂的场合。

虽然六自由度并联机构有其自身的优点，但其运动学耦合性很强，因此机构的有效工作空间相对较小。而很多领域并不需要机构具有六个自由度，因此少自由度并联机器人机构（DOF=2~5）在近些年来得到了较多的关注。少自由度并联机器人机构具有结构简单、控制较为容易、制造成本低等特点，国际上已有多种新型少自由度并联机器人机构面试并应用于生产中去，如Delta机构、Star机构、Agile Eye机构等。

我国也有不少机构学者设计出诸多新型并联机器人机构，并申请了国家实用新型专利。如申请号为：200410069388.7，02104919.X，02137928.9，200710057179.4，201010225502.6的中国专利。对于一般的并联机器人机构，其运动学耦合性都较强，造成运动学解有多组，而其工作空间也随之减小，且使得机构轨迹规划和精度控制困难。而对于具有转动自由度的并联机器人机构，由于结构限制，其动平台的转动角度一般都不大，因此如何设计运动学解耦性好、转动性能高的并联机器人机构已成为该领域研究的新课题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种非对称完全各向同性三自由度空间并联机器人机构，以解决现有的机器人机构的运动学解耦性差和转动性能不高的问题。

为了解决上述问题，本实用新型的非对称完全各向同性三自由度空间并联机器人机构采用以下技术方案：非对称三自由度空间并联机器人机构，包括动平台、定平台，以及连接所述动、定平台之间三条相异分支运动链，所述三条相异分支运动链为第一分支运动链、第二分支运动链及第三分支运动链；所述第一分支运动链包括从所述定平台至动平台依次串联的第一圆柱副、第一转动副、第二转动副及第三转动副，所述第一转动副及第二转动副的转动轴线与所述第一圆柱副的轴线平行且与所述第三转动副的转动轴线垂直；第一圆柱副与第一转动副之间、第一转动副与第二转动副之间、第二转动副与第三转动副之间对应通过第一传动臂、第二传动臂、第三传动臂连接；所述第二分支运动链包括从所述定平台至动平台依次串联的第一移动副、第二移动副及第四转动副，所述第一移动副的轴线与所述第二移动副的轴线垂直且与所述第四转动副的转动轴线平行，所述第一移动副与第二移动副之间、第二移动副与第四转动副之间对应通过第四传动臂、第五传动臂连接；所述第三分支运动链包括从所述定平台至动平台依次串联的第五转动副、第一虎克铰、第三移动副及第二虎克铰，所述第五转动副与第一虎克铰之间、第一虎克铰与第三移动副之间、第三移动副与第二虎克铰之间对应通过第六传动臂、第七传动臂、第八传动臂连接；所述的第一圆柱副、第一移动副和第五转动副为主动副，第一移动副的轴线与第一圆柱副的轴线垂直且与所述第五转动副的轴线平行；所述第三转动副的转动轴线与所述第四转动副的转动轴线共线且与所述第二虎克铰中固连于所述动平台上的转轴的轴线垂直。

所述的动平台退化为末端操作器，所述末端操作器具有传动轴，所述第三、第四转动副设置于所述的传动轴上，所述第二虎克铰的运动输出端与所述传动轴的一端连接。

所述第一、第二分支运动链分设于所述末端操作器的径向两侧。

所述的第三、第四转动副固定连接。

所述第三、第四转动副设为一体，即合并为一个转动副，第二转动副的转动轴线与所述第二移动副的移动中心线共线。