[发明专利]自协调驱动型二转动微操作机器人

说明书

本发明提供一种自协调驱动型二转动微操作机器人，包括固定平台、运动平台、两条驱动支链和两条运动支链，其特征在于：一条运动支链含有第一驱动杆和连接杆，另一条运动支链含有第二驱动杆，每条驱动支链均含有微位移驱动装置和协调块，其中协调块的一端通过滚珠与相应的第一驱动杆或第二驱动杆压紧，另一端与微位移驱动装置的输出端固接，微位移驱动装置的底座与固定平台固接，五个柔性转动副的转动轴线交于一点。本发明通过引入协调块和滚珠，实现了微位移驱动装置的直线位移输出与驱动杆转动的协调，避免了过约束问题，能够有效提高微操作机器人的运动精度，同时结构中只采用柔性转动副实现二自由度微转动，具有结构紧凑，刚度大等优点。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体是涉及一种自协调驱动型二转动微操作机器人。

背景技术

微操作机器人通常采用并联微动结构，具有无摩擦、无间隙、响应快、结构紧凑等特点，因此广泛应用于染色体切割、芯片制造、微机电产品的加工、装配等细微操作领域。

六十年代初在国外，Ellis提出用并联机构作为微动操作机械手，并应用于生物技术和显微外科（Ellis W. Piezoelectric micromanipulators，Science Instruments andTechniques，1962，138：84-91）；Magnani和Pernette研究了转动副、移动副、虎克铰和球铰的柔性铰链形式（Magnani. New designs for micro-robots. Int. PrecisionEngineering Seminar Compiegne，1994：537-540；Pernette E，Henein S，Magnani I，etal. Design of parallel robots in microrobotics. Robotica. 1997，15：417-420）；Kallio研制了三自由度微操作并联机器人（Kallio P，Lind M，Zhou Q，et al. A 3DOFpiezo-hydraulic parallel manipulstor. IEEE International Conference onRobotics and Automation. Leuven，Belgium，1998）；Hara和Henimi研究了平面三自由度和六自由度微动机器人（Hara K Sugimoto. Synthesis of parallel micro-manipulators. Journal of Mechanisms，Transmissions and Automation in Design，1989，111：34-39；Hemini. A six-degree of freedom fine motion mechanism.Mechatronics，1992，12(5)：445-457）；Hudgens和Tesar研究了六自由度并联微操作器，用于精密的误差补偿和精密力控制（C Hudgens，D Tesar. A fully-parallel six degree-of-freedom micro-manipulator：Kinematic analysis and dynamic model. The 20thBiennial Mechanism Conference，Orlando，Florida，Sept. 25-28，1988：29-37）；Lee对实现一个移动两个转动的三自由度并联微动机构进行了研究（Lee M，Arjunan S. A threedegree of freedom micro-motion-in-parallel actuated manipulator. In：Proc.IEEE ICRA 89，1989：1698-1703）。目前在国内，北京航空航天大学研制了两级解耦的六自由度串并联微操作机器人和三自由度并联Delta机构的微操作机器人（徐卫平，张玉茹. 六自由度微动机构的运动分析. 机器人，1995，17(5)：298-302；毕树生，王守杰，宗光华. 串并联微动机构的运动学分析. 机器人，1997，19(4)：259-264）；哈尔滨工业大学先后研制了6-PSS和6-SPS六自由度并联Stewart微动机器人（安辉，孙立宁，张涛，蔡鹤皋. 六自由度并联超精密微驱动器. 仪器仪表学报，1996，17(1): 377-380）；河北工业大学研制了正交解耦结构的6-PSS型微操作平台（张建军，高峰，金振林，范顺成. 结构解耦6-PSS并联微操作平台的研究与开发. 中国机械工程，2004(01)：3-6）；西安交通大学研制了大行程纳米分辨率加载机构（王海容，赵则祥，蒋庄德. 大行程纳米分辨率加载机构的研制. 机械强度，2001(04)：452-455）。