[发明专利]一种1T&(2R)&1T四自由度解耦混联机构

说明书

所属技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种空间解耦混联机构。

背景技术

混联机器人同时兼具串联机器人工作空间大、易控制，并联机器人结构稳定、刚度大、误差积累少、动态性能好等各自的优点，同时又能避免单纯串、并联构型缺点，在现代制造业中更具有实用性。

由于混联机器人包涵并联结构，并联机构存在运动耦合性强的问题。混联机器人耦合性的存在使得机构在机构设计、计算分析和运动控制等方面存在着诸多问题。因此，为简化混联机器人的控制过程，提高混联机构的解耦性已经成为机构学研究领域的热点问题。

对于两个转动自由度并联机构的解耦性研究取得一些进展，例如，中国专利文献CN101791798A提出了一组两自由度转动解耦并联机器人机构，法国的GOGU综合了一类两自由度转动解耦并联机器人机构，他所综合的转动解耦机构中，其加工装配性差。在四、五自由度混联机器人研究中，中国专利文献CN103433168A提出了一种五自由度混联喷涂机器人其串联运动单元具有三个转动自由度和一个移动自由度，并联喷涂作业单元具有由两个移动自由度。上海交通大学高峰发明的5自由度混联重型混联锻压操作机等。上述发明机构虽然混联机构动平台能实现四自由度运动，但是该类大部分机构的解耦性并没有很好解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、易于控制、运动解耦的两移两转四自由度混联机构。其主要包括一个两分支并联机构(2R)和连接在并联机构底平台上的一个移动副1T以及连接在动平台上的一个移动副1T。两分支并联机构由底平台、动平台、以及连接动平台和底平台的两个分支组成；底平台为长方形结构，其上方两对边布置有相互垂直的滑槽，其下方布置有导轨，

固定滑槽通过移动副与底平台导轨连接，其移动中心线与底平面平行。分支一是由一个移动副三个转动副以及连接运动副的三个连杆组成，第一个连杆的一端通过移动副与底平台上滑槽连接其中心线方向平行于底平台，该第一个连杆的另一端通过转动副与第二个连杆连接其轴线平行于底平台且垂直于移动中心线，第二个连杆的另一端通过转动副和第三个连杆连接其转动轴线平行于第一个转动副轴线，第三个连杆的另一端通过转动副与动平台连接其转动副轴线垂直于第一个转动副轴线平行于底平台，其中前两个转动副轴线相互平行和与上平台连接的转动副轴线垂直；分支二由一个移动副和两个轴线相互垂直的转动副组成，第一个连杆一端通过移动副与定平台上滑槽连接，第一个连杆另一端通过转动副与第二个连杆连接其轴线平行于第一个移动副中心线，第二个的另一端通过转动副与动平台连接其转动轴线平行于底平面同时与分支一中与动平台连接的转动副共轴；混联机构末端通过一个移动副与动平台连接。

上述分支中，与固定导轨连接的移动副为输入运动副，在移动副的驱动下底平台及并联机构将发生移动，最终带动机构末端移动。上述分支二中与移动副连接的转动副为输入驱动，在转动副的驱动下，机构末端发生转动；分支二中与移动副连接的转动副为输入驱动，第二个连杆在转动副的驱动下发生转动，第二个连杆转动带动机构末端转动；与动平台连接的移动副为输入驱动，在移动副的驱动下带动机构末端转动；且两个移动和两个转动运动是解耦的，互不干涉。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、结构简单稳定，运动副都是低副，装配简单，可以降低制造成本；

2、实现了空间两个移动自由度和两个转动自由度解耦；

3、具有较大的运动空间尤其是沿水平方向的两维移动。

附图说明

图1是本发明的立体示意简图。

图2整体示意结构简图。

具体实施方式

在图2所示的一种两移两转四自由度解耦空间混联机构示意图中，固定滑槽1通过移动副2与底平台3连接。分支一中第一个连杆5的一端通过移动副4与底平台上3连接，第一个连杆5的另一端通过转动副6与第二个连杆7连接。连杆7另一端通过转动副8与第三个连杆9连接。连杆9另一端通过转动副10与动平台17连接；分支二中第一连杆13的一端通过移动副12与底平台上滑槽11连接，第一连杆14的另一端通过转动副14与第二个连杆15连接，第二个连杆15另一端通过转动副16与动平台17连接；机构末端20通过移动副19与动平台17上的滑轨18连接。

移动副2中心线平行于底平面。分支一中的与底平台连接的移动副4中心线平行于底平台，垂直于移动副2中心线，第二个连杆两端的转动副6、8轴线相互平行且平行于移动副2的中心线垂直于移动副4的中心线，与动平台17连接的转动副10轴线平行于移动副4的中心线垂直于转动副6、8的轴线；分支二中与底平台连接的移动副12中心线平行于底平面和移动副2的中心线垂直于分支一中移动副4的中心线，连杆13的另一端转动副14平行于移动副12中心线和转动副6、8轴线，与动平台连接的转动副16轴线与分支一中转动副10的轴线同轴且垂直于转动副14的轴线；与混联机构末端相连的移动副19中心线平行于动平台垂直于移动副2的中心线。