[发明专利]冗余驱动型三平动微操作机器人

说明书

本发明提供一种冗余驱动型三平动微操作机器人，包括固定平台、运动平台和连接于固定平台与运动平台之间的四条结构相同的支链，其特征在于：每条支链均含有矩形连接块和环形弹性副，其中环形弹性副的侧壁的一端通过弹性转动副与运动平台连接，侧壁的另一端和矩形连接块的一个侧面固定连接，矩形连接块的另一个相邻侧面通过弹性移动副与固定平台连接，弹性移动副由固接到固定平台的微位移驱动装置驱动以实现微运动。本发明的具有环形副的短支链有效提高了机器人刚度和运动精度，同时采用四个驱动支链实现运动平台的三个平动自由度，保证了竖直方向的大刚度，在另外两个自由度方向上，通过四条支链的协调作用，能够有效的提高运动精度。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体是涉及一种冗余驱动型三平动微操作机器人。

背景技术

并联微动机器人具有无摩擦、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。

少自由度并联微操作机器人以其自身的特点和应用潜力吸引了国内外大批学者进行研究。Ellis提出用并联机器人机构作为微动操作机械手，并应用于生物技术和显微外科；Kallio研制了三自由度微操作并联机器人；Hara和Henimi研究了平面三自由度和六自由度微动机器人；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；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；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。目前在国内，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；河北工业大学研制了正交解耦结构的6-PSS型微操作平台；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；天津大学的田延岭等人研制了一种大行程两平动一转动精密定位平台，由基座和设置在其内部的动平台组成，具有结构简单紧凑，输出位移较大，轴向刚度高等特点，可作为纳米微操作系统的辅助定位平台，具有微量进给和精密定位功能。

上述研究成果中涉及到不同类型的微操作并联机器人，但是在一些硬质合金材料微细加工等特殊场合，对微操作机器人的刚度和运动精度提出了更加苛刻的要求，目前的多数微操作机器人还不能完全满足实际工程需求，因此有必须要提出具有更高刚度和更高运动精度的微操作机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、刚度大，精度高的冗余驱动型三平动微操作机器人。其技术方案为：

一种冗余驱动型三平动微操作机器人，包括固定平台、运动平台和连接于固定平台与运动平台之间的四条结构相同的支链，其特征在于：每条支链均含有矩形连接块和环形弹性副，其中环形弹性副的侧壁的一端通过弹性转动副与运动平台连接，侧壁的另一端和矩形连接块的一个侧面固定连接，且两连接处位于过环形弹性副中心线的同一平面上，矩形连接块的另一个相邻侧面通过弹性移动副与固定平台连接，弹性移动副由固接到固定平台的微位移驱动装置驱动以实现微运动，且弹性移动副的主移动方向与相应环形弹性副的中心线方向一致，四个微位移驱动装置的中心轴线不在同一平面内，且交于同一点。

本发明与现有技术相比，其优点为：（1）通过引入环形副，简化了支链结构，这种短支链的结构形式能够有效提高微操作机器人的刚度和运动精度；（2）引入冗余驱动方法，采用四个驱动支链均布的方式实现运动平台的三个平动自由度的输出，当四条支链同步驱动时，运动平台能实现在竖直方向的运动，当相对两侧的支链反向同步运动时，其余两条支链需要配合运动使得运动平台获得相应方向的运动，因此该微操作机器人在竖直方向能够获得很大刚度，在另外两个自由度方向上，通过四条支链的协调作用，也能够有效的提高运动精度。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：1、固定平台 2、运动平台 3、弹性转动副 4、环形弹性副 5、矩形连接块 6、弹性移动副 7、微位移驱动装置。