[发明专利]一种具有位置解析正解的三转动并联运动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人和自动化装备的执行机构，具体地说是为机器人和并联机床等装备提供一种新型的全解析位置正解的三转动并联操作机构。

背景技术

并联机构在机器人、虚拟轴机床、坐标测量机、仿真平台、微操作机械手等领域获得了广泛应用，6自由度Stewart并联机床，被认为是二十世纪以来机床结构的一次革命；并联结构的虚轴坐标测量机（含测量划线机）,也是近年来科学测量仪上的一个重大进展,它具有结构刚性大、运动速度高、误差不叠加等独特性,可使测量精度及测量效率等性能得到很大改善。目前，对于并联机构来说,其末端执行器的空间位姿比较灵活，且承载大、刚度好，易得反向解析解，但其末端执行器的的正解解析解难以得到，因此，应用范围受到影响。并联机构的整体优良性能取决于其组成的支链的拓扑设计（支链类型、组合方式）、以及支链在动、静平台间的拓扑设计和驱动副的选取等。

因此，解耦性好（全解耦或部分解耦）、易得正解解析解、工作空间大且不易干涉、制造装配容易的并联机构机型设计，是并联机构研究领域中挑战性最强的难题之一，需要创造出性能优于现有机构的新机型。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的缺点，提供一种新型的位置正解解析的三转动并联操作机构。其技术方案是：一种具有位置解析正解的三转动并联运动装置，包括静平台（0）、动平台（4）及三只直线缸，第一、二只直线缸的两端分别用球副连接动平台（4）与静平台（0）后，动平台（4）与静平台（0）之间又通过一个球副直接连接；而第三只直线缸的一端用球副连接静平台（0），另一端用球副连接第一只或第二只直线缸的缸体或伸出杆；也可用球副与第一只或第二只直线缸与动平台（4）的球副重合，构成二重球副，而操作器固定在动平台（4）上。

进一步，所述的动平台（4）上的三个球副不在一条直线上，所述的三只直线缸为汽缸或油压缸或电动缸；且三只直线缸两端的任一个球副，均可用二自由度的万向节替代。

控制三只直线缸，即可获得操作器的三转动姿态，且输入输出完全解析。这种三转动并联装置结构简单，便于实时控制，可用于三自由度转动的自动化装置或机器人操作手。

附图说明

附图1为本发明的一个实施例的结构示意图。

附图2为本发明的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。

附图1所示为本发明的一个实施例，它包括静平台0、动平台4及三只直线缸，第一直线缸1、第二直线缸2的一端分别用球副S₁、S₃连接静平台0，另一端分别用球副S₆、S₄连接动平台4，之后，动平台4与静平台0之间又通过一个球副S₅直接连接；而第三直线缸3的一端用球副S₂连接静平台0，另一端用球副S₇连接第一直线缸1一端的伸出杆，而操作器固定在动平台4上。

附图2所示为本发明的第二个实施例，它包括静平台0、动平台4及三只直线缸，第一直线缸1、第二直线缸2的一端分别用球副S₁、S₃连接静平台0，另一端分别用球副S₆、S₄连接动平台4，之后，动平台4与静平台0之间又通过一个球副S₅直接连接；而第三直线缸3一端的用球副S₂连接静平台0，而另一端的球副S₇和第一直线缸1一端在动平台4上的球副S₆重合于S₆₇处，构成二重球副。

上述二个实施例中，动平台4上的三个球副不在一条直线上；所述的三只直线缸为汽缸或油压缸或电动缸。进一步，上述三只直线缸两端的任一个球副，均可用二自由度的万向节替代。

控制三只直线缸，即可获得操作器的三维转动输出，该平台易求得操作器位置运动学正反解全解析式，易实时控制，可作为变姿态灵活、承载大、刚度好的新型球面并联结构或机器人等自动化装备的执行机构。