[发明专利]一种多模式并联机器人机构

说明书

本发明公开了一种多模式并联机器人机构，包括固定平台和运动平台，所述固定平台和运动平台通过三条呈圆周均布的变胞混联支链相连，且三条所述变胞混联支链的结构相同，分别为第一变胞混联支链、第二变胞混联支链和第三变胞混联支链，所述第一变胞混联支链、第二变胞混联支链和第三变胞混联支链分别通过第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆与所述运动平台相连。当三条变胞混联支链在A、B和C三种不同工作模式间切换时，该新型多模式并联机器人机构相应可具有3T3R、3T2R、2T3R、3T1R、2T2R、1T3R、3T、2T1R、1T2R和3R共十种不同的工作模式，从而根据实际工程的不同及工作任务需求变换其拓扑结构和自由度。

技术领域

本发明涉及机构学与机器人学领域，尤其涉及一种多模式并联机器人机构。

背景技术

在机构学与机器人学发展的早期阶段，人们普遍关注的是具有固定自由度和单一工作模式的传统机器人机构。

然而，随着科学技术的发展，具有多个工作阶段、多功能和灵巧操作能力的集成化装备的需求与日俱增。特别是在工业生产和生活应用中的机器人领域，对具有能够实现多种不同工作模式转换，进而适应不同工作任务需求的一体化机器人系统有着更多的需求。

发明内容

本发明针对现有技术之不足，提出一种多模式并联机器人机构，其可根据实际工程的不同工作任务需求变换其拓扑结构和自由度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种多模式并联机器人机构，包括固定平台和运动平台，所述固定平台和运动平台通过三条呈圆周均布的变胞混联支链相连，且三条所述变胞混联支链的结构相同，分别为第一变胞混联支链、第二变胞混联支链和第三变胞混联支链；所述第一变胞混联支链、第二变胞混联支链和第三变胞混联支链分别通过第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆与所述运动平台相连。

进一步的，所述变胞混联支链包括包括相互连接的一个变胞单环闭链和一个四自由度串联支链，所述变胞单环闭链的底部连接在所述固定平台上，所述四自由度串联支链的顶部连接在所述运动平台上；所述变胞单环闭链包括固定底板、一个球面五杆机构、一个虎克铰、第一连杆、第一连架杆和第二连架杆，所述第一连架杆、第二连架杆的一端分别通过所述球面五杆机构、虎克铰连接在所述固定底板上，所述第一连架杆、第二连架杆的另一端与分别通过第六转动副、第七转动副与所述第一连杆相连，所述第一连杆的顶端与所述四自由度串联支链相连；

所述四自由度串联支链包括第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第二连杆的一端通过第十一转动副与所述第一连杆的顶端相连，所述第二连杆的另一端通过第八转动副与所述第三连杆的一端相连，所述第三连杆的另一端通过第九转动副第四连杆的一端相连，所述第四连杆的另一端连接有第十转动副，所述第十转动副通过顶部的连接杆与所述运动平台相连。

再进一步的，所述球面五杆机构包括垂直固定在所述固定底板上的第一直杆和第二直杆；所述第一直杆的端头通过第一转动副连接有第一弯杆的一端，所述第二直杆的端头通过第二转动副连接有第二弯杆的一端；所述第一弯杆的另一端通过第三转动副连接有第三弯杆的一端，所述第二弯杆的另一端通过第四转动副连接有第四弯杆的一端，所述第四弯杆的另一端与所述第三弯杆的另一端通过第五转动副连接；所述第一弯杆、第二弯杆、第三弯杆和第四弯杆的弯角角度均为90°；所述第一连架杆的下端固定在第四弯杆的弯角处，且第一连架杆向上垂直于第四弯杆所在的平面,所述第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副和第五转动副的轴线都通过同一转动中心O点，球面五杆机构所有的构件上所有点的轨迹都是以O点为中心的球面曲线；

所述虎克铰包括第三直杆、下U形转动副和上U形转动副，所述第三直杆的底端连接在所述固定底板上，所述下U形转动副的U型杆的中心连接在所述第三直杆的顶端，所述下U形转动副和上U形转动副的轴线正交连接；

所述上U形转动副的U型杆的中心与所述第二连架杆的底端连接；所述下U形转动副与所述第二转动副同轴布置。