[发明专利]一种柔性并联平台装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种平台装置，具体涉及一种柔性并联平台装置，属于机器人微操作领域。

背景技术

随着现代工业机器人广泛应用以及向微精方向的深入，在微操作领域，要求机构实现较大范围工作空间的运动。现有的柔性铰链，仍然采用绕固定转动轴的柔性铰链和配合方式连接，因此，柔性铰链运动产生的位移微小，导致机构整体的可达到的工作空间较小。同时，由于采用配合的方式连接，本身又产生了新的误差来源，影响了机构的精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有柔性铰链在微操作环境下，无法实现高精度和更大工作空间要求的问题。进而提供一种柔性并联平台装置。

本发明的技术方案是：一种柔性并联平台装置包括隔震平台、上平台、六维力传感器、三根柔性支链和三组平台组件，三组平台组件安装在隔震平台上，上平台位于三组平台组件的上方，每组平台组件与上平台的下端面之间通过一根柔性支链连接，六维力传感器安装在上平台的上端，每组平台组件均包括底座和压电驱动电机，底座安装在压电驱动电机的上端。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

一、本发明所述的并联平台装置，采用大长径比的柔性铰链连接，在机构运动过程中，除了实现铰链功能的同时，能够产生大幅度的自身变形，使得上平台能够达到较大范围的运动，进而实现了在微操作环境下更大工作空间的工作要求。

二、本发明的柔性铰链采用一体成型结构，使得机构结构更加紧凑，避免了机构装配过程中由配合连接导致的误差，减小了精度损失，机构的精度提高了70-95％，同时消除了机构各部件之间的磨损，可靠性得到提高，使用寿命长。

三、本发明采用压电陶瓷驱动，并将压电陶瓷驱动电机置于隔震平台上，有效的消除了外力对机构精度的影响，同时自身又具有亚纳米级的高位移精度、几十kHz的高频率响应、可靠性高、机构结构小的优点。

四、本发明采用六维力传感器作为反馈元件，可以实时收集末端平台所受外力的变化数据，通过反馈控制调节压电陶瓷驱动输入，改变末端平台的姿态，实现对末端平台与外界接触力的实时力控制。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是柔性支链的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种柔性并联平台装置包括隔震平台1、上平台2、六维力传感器3、三根柔性支链4和三组平台组件5，三组平台组件5安装在隔震平台1上，上平台2位于三组平台组件5的上方，每组平台组件5与上平台2的下端面之间通过一根柔性支链4连接，六维力传感器3安装在上平台2的上端，每组平台组件5均包括底座5-1和压电驱动电机5-2，底座5-1安装在压电驱动电机5-2的上端。

本实施方式的上平台2上固定有六维力传感器3，能够实时检测末端所受六维力的变化，通过反馈给上位计算机，改变并联平台的运动姿态，达到对上平台末端实现力控制的目的。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的压电驱动电机5-2为压电陶瓷驱动电机。如此设置，便于保证本发明具有亚纳米级的高位移精度、几十kHz的高频率响应、可靠性高、机构结构小的优点。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的三根柔性支链4中的相邻两根柔性支链4之间的夹角均为120°。如此设置，可以有效地利用空间，同时又能使三根支链处于相同的初始位置，避免了奇异结构的出现和导致局部变形过大失效的产生。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的每根柔性支链4均包括刚性支链4-1、扁平柔性转动铰链4-2、圆柱柔性球铰链4-4和两个榫卯连接件4-3，刚性支链4-1为圆柱形刚性支链，刚性支链4-1的上端固定连接有扁平柔性转动铰链4-2，刚性支链4-1的下端固定连接有圆柱柔性球铰链4-4，扁平柔性转动铰链4-2和圆柱柔性球铰链4-4分别与一个榫卯连接件4-3连接，每根柔性支链4的一个榫卯连接件4-3与上平台2连接，每根柔性支链4的另一个榫卯连接件4-3与底座5-1连接，柔性转动铰链4-2的长径比为25:1，柔性球铰链4-4的长径比为10：1。如此设置，采用一体成型结构加工，两端通过榫卯结构和螺栓进行定位和连接，有效的减小了系统装配误差和装配间隙的产生，提高了机构整体的精度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。