[发明专利]刚柔混合线解耦变刚度的可重构冗余驱动广义并联机构

权利要求书

1.一种刚柔混合线解耦变刚度的可重构冗余驱动广义并联机构,包括动平台、定平台、8个上铰、8个下铰、8根支腿和4组虎克铰铰点调整机构，动平台为上平台，定平台为下平台，上下平台之间通过八组支腿连接组成空间广义并联机构，其特征在于，4个上铰点按奇序号分组为A1、A3、A5、A7，另外4个上铰点按偶序号分组为A2、A4、A6、A8，奇序号组上铰点按逆时针分布在上平台的一圆周上，偶序号组上铰点按逆时针分布在上平台的另外一圆周上；4个下铰点按奇序号分组为B1、B3、B5、B7，另外4个下铰点按偶序号分组为B2、B4、B6、B8，奇序号组下铰点按逆时针分布在下平台的一圆周上，偶序号组下铰点按逆时针分布在下平台的另外一圆周上；上、下奇数组或偶序号组的四个铰点满足90°旋转对称；8根支腿也按照奇偶序号分组，每根支腿的两端通过铰耳分别与对应的奇或偶序号组的上、下铰连接；其中奇序号组支腿为刚性线性致动器，偶序号组支腿为柔性线性致动器，4组虎克铰铰点调整机构分别与偶序号组的下铰连接，用于调整铰点位置。

2.根据权利要求1所述的一种刚柔混合线解耦变刚度的可重构冗余驱动广义并联机构，其特征在于：所述的机构的刚度能够调整，通过柔性支腿内力以及冗余驱动基于内力控制的刚度调整。

3.根据权利要求1所述的一种刚柔混合线解耦变刚度的可重构冗余驱动广义并联机构，其特征在于，选取中位作为工作点，按标准Stewart八腿并联机构设计本机构的具体结构步骤为：

(1)根据负载安装接口尺寸确定并联机构上平台半径r_a1，将此分布圆作为本发明并联机构奇序号组支腿的分布圆；

(2)根据负载六个自由度运动的范围、速度、加速度，以及负载质量特性，优化设计标准Stewart八腿并联机构具体结构；

(3)进行工作空间、刚度的性能分析，以设计要求为准则确定优化设计结果，最终确定上平台半径r_a1、下平台半径r_b1、中位高度H；

(4)根据优化设计结果奇序号组支腿的上下铰点坐标，并依据支腿驱动器参数要求进行选型；

(5)根据奇序号组支腿铰点坐标，求取其分布的单叶双曲面方程；

(6)定义喉部半径比工程设计时其取值范围为0.6～1.0，根据布置要求确定喉部半径比n取值，计算r₂并依据正交条件反求出偶序号组支腿的单叶双曲面方程；

(7)以标准Stewart八腿并联机构的中位结构截取偶序号组支腿的单叶双曲面，即能够计算出偶序号组支腿的上下铰点；

(8)检验设计的结构参数是否存在干涉，若存在，返回步骤2重新修改设计参数进行优化；

(9)结束。

4.根据权利要求1所述的一种刚柔混合线解耦变刚度的可重构冗余驱动广义并联机构，其特征在于，其解耦机制控制流程步骤如下：

步骤1：在t_i时刻，给定并联机构运动位姿指令将其映射为两条指令，其中指令用于八条驱动支腿运动伸长量的计算，指令p_R＝[00z000]^T用于解耦重构的铰点调整指令；

步骤2：根据解耦重构的铰点调整指令计算并联机构奇序号组支腿的上铰点坐标，求取其分布的单叶双曲面方程；

步骤3：依据正交条件反求出偶序号组支腿的单叶双曲面方程；

步骤4：以并联机构结构截取偶序号组支腿的单叶双曲面，即计算出偶序号组支腿的下铰点坐标，进而确定重构调整下铰点的调节量；

步骤5：采用并联机构运动学反解算法，根据运动位姿指令计算八条驱动支腿运动的伸长量；

步骤6：根据驱动支腿伸长量以及重构调整下铰点的调节量，通过驱动系统的闭环控制即能够实现相应动作；

步骤7：调整运动的同时，并联机构的刚度可通过柔性支腿的刚度调节，以及调整各驱动支腿驱动力实现基于内力变刚度控制，重复以上步骤，即能通过动态调整偶序号组支腿的下铰点位置，实现机构的沿Z轴运动解耦。