[实用新型]三自由度移动并联机器人机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，尤其涉及一种非过约束完全解耦三自由度并联机器人机构。 

背景技术

并联机器人机构一般由动平台、定平台和若干条分支（一般2~6条）组成。相对于传统串联机构，并联机器人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。并联机器人机构已成为近二十年机构学和机器人领域的研究热点。 

对于一般的并联机器人机构，其运动学耦合性都很强，动平台的一个运动输出往往需要多个输入控制，且运动学解复杂，如著名的6自由度 Steward并联机构，该机构的运动学解有40组；再如3自由度移动Delta并联机构，该机构由12个球副、3个转动副和14个杆件组成，结构较为复杂运动学解有16组。Tsai L-W在Delta机构的基础上设计了一种新型三维移动并联机构（美国专利，No.5656905，公开日为1997.08.12），虽然结构相对于前者较为简单，但是其运动学求解为八次。并联机器人机构运动学耦合性越强，运动学解的数目相对越多，其工作空间相对于机构的体积则越小，且机构轨迹规划和精度控制越难。Kong X-W设计出3-CRR并联机构，只有3个圆柱副、6个转动副和6个杆件组成，结构比较简单，但是其转动副和圆柱副的轴线与动平台平面的法线夹角理论值为54.7356度，这对于相关零件的加工和装配提出了更高要求。 

国内学者在三维移动并联机构研究方面也取得了一系列的成果，如中国专利201010225496.4公开的一种“一种三平动空间并联机器人机构”，该机构虽然结构较为简单，但是运动耦合性较强，因此设计结构简单、运动学解耦性好且运动性能高的并联机构已成为该领域研究的新课题。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非过约束完全解耦三自由度并联机器人机构，以解决现有技术中的并联机器人机构的解耦性有限、结构复杂的问题。 

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案为： 

三自由度移动并联机器人机构，包括动平台和定平台，所述的动、定平台间设有三条结构形式相同且呈空间正交分布的分支运动链，从定平台到动平台之间，各分支运动链均由第一移动副、第一转动副、第二转动副、平行四边形结构和运动副顺序串联而成，所述第一移动副和第一转动副之间、第二转动副和运动副之间分别由第二构件和第三构件连接，所述的平行四边形结构和运动副有以下两种形式：第一种形式，所述的平行四边形结构包括四个轴线相互平行的四边形转动副和连接于四个四边形转动副之间的第一、二、三、四连接构件，所述的各四边形转动副、第一转动副、第二转动副的轴线均与对应第一移动副的移动方向相互平行，所述的第二转动副安装在所述第一连接构件的中部，所述的平行四边形结构中的第三连接构件通过所述的运动副安装在所述的动平台上，所述运动副由轴线与所述第三连接构件的中心线重合的转动副构成；第二种形式，所述的平行四边形结构由第一、二、四连接构件和动平台围成，所述的第二、四连接构件分别通过对应的四边形转动副相互平行的设置于所述第一连接构件的两端，所述的各四边形转动副、第一转动副、第二转动副的轴线均与对应第一移动副的移动方向相互平行，所述的第二转动副安装在所述第一连接构件的中部，所述第二、四连接构件的另一端分别通过相应运动副与动平台相连，所述的运动副为万向铰或球铰；

所述三条分支运动链对应的三个第一移动副的移动方向相互垂直，且呈空间正交分布。

所述的动平台为对边平行且不相邻边长度相等的规则六边形，所述的各分支运动链对应的三个运动副分别设置于所述动平台的不相邻边上。 

所述的动平台上设置有三个导向方向呈空间正交分布的三个导轨，所述的各分支运动链对应的三个第一移动副分别装配于对应的三个导轨上。 

所述的三自由度移动并联机器人机构还包括分别与对应第一移动副传动连接以驱动各第一移动副沿对应导轨直线运动的直线电机或由伺服电机驱动的滚珠丝杠传动机构。