[发明专利]多自由度平移运动的柔性并联机构

说明书

本发明涉及一种多自由度平移运动的柔性并联机构，第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器分别驱动第一柔性运动支链、第二柔性运动支链和第三柔性运动支链的上端分别地沿第一导轨、第二导轨和第三导轨平移，第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器牵拉各柔性运动支链而使各柔性运动支链弯曲变形，由于各柔性运动支链中柔性杆相互平行且长度相等，使得各柔性运动支链上连接件和下连接件保持平行，所以与各柔性运动支链下连接件固定连接的移动平台就保持水平地平移；通过控制装置控制第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器分别沿第一导轨、第二导轨和第三导轨平移至不同的位置，就可以使得移动平台在竖直方向及任意的水平方向移动。

技术领域

本发明涉及一种空间多自由度平移运动的柔性并联机构，属于柔性并联机器人技术。

背景技术

三自由度平移并联机构是少自由度并联机构的一种非常重要的构型，其运动平台能够实现空间三维的快速平移运动。由于这类机器人具有结构简单、控制方便、成本低、微动精度高等特点，所以这类机器人被广泛应用在食品、医药、电子、化工等行业的物料分拣作业过程中。

目前，分拣作业中应用最广泛的三自由度平移运动并联机构是Delta型机构。Delta型机构由机架、移动平台与3支连接机架和移动平台的运动支链组成。每条运动支链中均具有限制移动平台转动的平行四边形机构，使得移动平台不能旋转只能在空间中移动。由于平行四边形中的铰链副具有一定的运动限制，使得Delta型机构无法获得很大的工作空间。为了获得大的工作空间，只有使用大尺寸的Delta型机构。显然大尺寸的Delta型机构会带来更高的制造成本以及更大的装配空间。而且，现有并联机构人机共融性较差，使用时通常需要保护罩，以防止对人体或周围环境的伤害。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多自由度平移运动的柔性并联机构，能够实现移动平台在空间坐标系中多个自由度的平移运动。

为实现上述目的，本发明提供一种多自由度平移运动的柔性并联机构，采用如下技术方案：一种多自由度平移运动的柔性并联机构，包括以下部分：

机架，具有第一导轨、第二导轨……第N导轨，N为大于等于3的正整数；第一导轨、第二导轨……第N导轨上分别滑动连接有第一驱动器、第二驱动器……第N驱动器；

机架上连接有第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链；

第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链均具有平行设置的上连接件和下连接件，上连接件和下连接件之间至少连接有3根相互平行且长度相等的柔性杆；所述上连接件具有与各柔性运动支链一端连接的上连接面，所述下连接件具有与各柔性运动支链另一端连接的下连接面，所述上连接面与下连接面平行；

第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链的上连接件分别固定在第一驱动器、第二驱动器……第N驱动器上，第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链的下连接件均固定设置。

优选地，所述上连接件和下连接件之间设有多个保持片，各柔性杆穿过保持片上的过孔，相邻的两块保持片之间具有一定距离。

优选地，相邻的两个保持片之间设有支撑弹簧。

在机架和移动平台之间，可以设置有更多的导轨、驱动器和柔性运动支链。移动平台的实际位移由所有柔性运动支链的最小弹性势能总和来确定。

优选地，所述第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链均具有一节或者多节圆柱形的刚性保持节，所述柔性杆从刚性保持节的通孔中穿过。

优选地，所述第一导轨、第二导轨……第N导轨的上端连接于正N边形连接板的各个顶点处；所述第一导轨、第二导轨……第N导轨的下端连接在一起；优选地，所述N等于3。