[发明专利]水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人

说明书

本发明公开了一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，多个驱动装置设在定平台上，每个驱动装置包括主动臂和驱动单元。动平台设在定平台下方，动平台包括较主动臂的数量少一个的连接部。转动部可转动地设于动平台的中部，末端执行器与转动部固定相连。搓动部在水平面内可滑动地设于动平台上，搓动部可带动转动部转动。多组第一支链组分别一一对应连接在多个主动臂和多个连接部之间，第二支链组连接在其中一个主动臂和搓动部之间。根据本发明实施例的高速并联机器人，可实现末端执行器转动与移动自由度解耦，易进行运动学分析，从而简化控制、轨迹规划和标定过程，具有控制简单、作业效率高等特点。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人。

背景技术

塑料工业、电子产品工业、药品工业和食品工业对我国国民经济有重要贡献。早期用于此类轻型生产流水线货品的包装、分拣、组合和拆解任务的工业机器人由串联机构实现。串联机构由各构件通过运动副依次连接而成，为开环结构，具有大的工作空间和高的灵活度，但其也具有明显的不足：每个运动关节配置一个驱动电机，导致运动部件惯量大，机器人的动力学性能有待提升；各关节误差累积易导致末端精度低；开环结构导致运动链的刚度和承载能力低，易产生弯曲变形。

并联机构是一种闭环结构，其动平台通过至少两个独立的运动链与定平台相连接。与串联机构相比，并联机构具有以下优点：驱动装置安装在定平台上，实现了运动部件的轻量化，易实现高速高加速运动；无关节误差的累积，有助于提高机器人的运动精度；动平台采用多条驱动链并联驱动，结构更加紧凑，具有高刚度和高承载能力。

基于并联机构的优点，已有一些并联机器人在高速拾取等领域得到了广泛应用。然而，三自由度Delta并联机构只能实现空间内的三维高速平动，无法实现拾取角度的旋转；而能实现三平动一转动的高速并联机器人一般自由度耦合程度大、控制模型非线性化程度高，控制过程较为复杂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，所述高速并联机器人可完成末端执行器的三个移动自由度和一个转动自由度的运动操作并实现转动与移动自由度的解耦，从而简化控制、轨迹规划和标定过程，降低成本，并提升作业效率。所述高速并联机器人还可实现末端执行器的整周转动，从而使并联机器人更好地满足流水线生产中对散乱来料的大摆角操作需求。

根据本发明实施例的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，包括：定平台；多个驱动装置，多个所述驱动装置设在所述定平台上，每个所述驱动装置包括一个主动臂和一个用于驱动所述主动臂枢转的驱动单元，所述驱动单元围绕所述定平台的中心周向间隔开设置；动平台，所述动平台设在所述定平台下方，所述动平台包括多个连接部，其中所述连接部的数量较所述主动臂的数量少一个；转动部，所述转动部可转动地设于所述动平台的中部；末端执行器，所述末端执行器与所述转动部固定相连；搓动部，所述搓动部在水平面内可滑动地设于所述动平台上，所述搓动部可带动所述转动部绕竖直轴转动，其中多个所述连接部和所述搓动部围绕所述动平台的中心周向间隔开设置；多组第一支链组，多组所述第一支链组分别一一对应连接在多个所述主动臂和多个所述连接部之间；第二支链组，所述第二支链组连接在其中一个所述主动臂和所述搓动部之间。