[发明专利]一种三自由度并联结构运动学系统及其求解方法

说明书

本发明公开了一种三自由度并联结构运动学系统，包括在二自由度并联结构的末端设置推动杆r3，所述推动杆r3为可伸缩杆，所述系统还包括动平台和定平台，建立动坐标系平台o2x2y2，Dong_i＝[dong_xi,dong_yi,1]，(i＝1,2,3)，为相对于动平台的三个固定的矢量；建立定平台坐标系o1x1y1，Ding_i＝[ding_xi,ding_yi,1]，(i＝1,2,3)，为定平台的3个铰点相对于定平台坐标系的矢量，|g₃Ding₃|是推动杆，是一变量。本发明提供的三自由度并联结构运动学系统及其求解方法，在二自由度并联结构的基础上增加了第三自由度推杆r3，并通过逆解和正解求解算法进行求得相关参数，为结构设计提供依据，让此机械结构实现理想的运动状态。

技术领域

本发明涉及三自由度并联结构技术领域，特别是涉及一种三自由度并联结 构运动学系统及其求解方法。

背景技术

并联机构可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接， 机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。目前， 现有技术中产品BKT-TD系列主要用在流水线上对物品进行搬运，其属于二轴 并联结构，但其局限性太大，只有水平和垂直两个方向的运动，结构如图1 所示。BKT-TD系列是二自由度并联结构，其主动杆和从动杆均是固定值，所 以其算法也是相对简单，通过两个主动杆上下摆动带动从动杆运动，从而使运 动末端进行相应位移。在其算法中，知道动平台坐标系和静平台坐标系x和y 轴各相对距离，即可知逆解。BKT-TD系列可以应用在食品装盒、药盒扫码、 装箱生产线等等，其不同型号有不同的规格，TD-800和TD-1200型号规格如 图2所示。

目前，类似三自由度结构串联机器人应用比较多，串联机器人技术比较成 熟，但其精准度不够高，刚度较差，而且不像并联结构那种速度快，所以现在 并联结构发展迅速，在未来有着很大潜力。而现有的和本产品相类似的并联结 构大多为二自由度，三自由度机械结构比此产品又相对复杂，现有技术的技术 方法过于简单，导致其应用范围缩小，市场应用范围减小。本发明摆脱这些束 缚，而且易改造，在此基础上进行优化改造，还可以衍生出很多新产品，应用 范围扩大。其算法也是简单易懂，相比其他产品来说，得到了很大的优化。

发明内容

本发明的目的是提供一种三自由度并联结构运动学系统及其求解方法，在 二自由度并联结构的基础上增加了第三自由度推杆r3，并通过逆解和正解求 解算法进行求得相关参数，为结构设计提供依据，让此机械结构实现理想的运 动状态。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三自由度并联结构运动学系统，包括二自由度并联结构，在二自由度 并联结构的末端设置推动杆r3，所述推动杆r3为可伸缩杆，所述系统还包括 动平台和定平台，建立动坐标系平台o2x2y2，Dong_i＝[dong_xi,dong_yi,1]， (i＝1,2,3)，为相对于动平台的三个固定的矢量；建立定平台坐标系o1x1y1， Ding_i＝[ding_xi,ding_yi,1]，(i＝1,2,3)，为定平台的3个铰点相对于定平台坐标系的 矢量，|g₃Ding₃|是推动杆，是一变量；

本系统的的约束条件及已知参数设定如下：

约束条件：

①|g1TDong1|＝L1

②|g2TDong3|＝L2

③|g4TDong4|＝L3

④

⑤r3的伸缩量是变化量，其他参数均为固定值。