[发明专利]一种约束冗余的两转动两移动四自由度并联机构

说明书

本发明涉及工业机器人领域。技术方案是：一种约束冗余的两转动两移动四自由度并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的两个第一分支和两个第二分支；所述第一分支包括依次连接在机架与动平台之间的第一移动副、第一球铰、第一连杆以及第二球铰；所述第二分支包括依次连接在机架与动平台之间的第二移动副、第一转动副、第二连杆以及第一虎克铰；第二分支中：第一虎克铰的第一转动轴与动平台相连，与第二连杆相连的第一虎克铰的第二转动轴轴线与第一转动副轴线平行且垂直于第二移动副移动轴线。该并联机构具有精度/刚度高、操作速度快、动态性能好、承载能力大的优点。

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，具体是一种约束冗余的两转动两移动四自由度并联机构。

背景技术

并联机构为空间多闭环机构，其定平台和动平台由两条及以上的分支并联起来，通过驱动分支改变动平台的位置和姿态，实现多自由度输出。相比于传统的串联机构，并联机构具有整体刚度好、精度高、负载能力强、动态性能佳等优势，在学界和工业界得到了广泛的关注与应用，已用于物料搬运分拣、焊接喷涂、曲面打磨加工等。

在少自由度并联机构的构型中，大多为三自由度并联机构，如两转动一移动三自由度并联机构(如Z3并联主轴头)可通过结合两个串联移动导轨或两自由度串联摆角头形成五自由度混联加工机器人，用于航空结构件的加工打磨等领域。相比于三自由度并联机构，两转动两移动四自由度并联机构的相关构型设计较少，其可用于物料搬运和零件加工等领域，亦可通过结合单自由度移动导轨形成五自由度混联加工机器人，该方式中由于单自由度串联导轨带来的误差较小，在高精度领域具有一定优势。另外，通过构型可设计出约束冗余的两转动两移动四自由度并联机构，可提高承载能力和避免一些奇异位型。因此，设计出一种约束冗余的两转动两移动四自由度并联机构是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种约束冗余的两转动两移动四自由度并联机构，该并联机构具有精度/刚度高、操作速度快、动态性能好、承载能力大的优点。

本发明提供的技术方案是：

一种约束冗余的两转动两移动四自由度并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的两个第一分支和两个第二分支；

所述第一分支包括依次连接在机架与动平台之间的第一移动副、第一球铰、第一连杆以及第二球铰；

所述第二分支包括依次连接在机架与动平台之间的第二移动副、第一转动副、第二连杆以及第一虎克铰；第二分支中：第一虎克铰的第一转动轴与动平台相连，与第二连杆相连的第一虎克铰的第二转动轴轴线与第一转动副轴线平行且垂直于第二移动副移动轴线。

所述两个第一分支对称于第二分支布置，所述两个第二分支对称于第一分支布置；两个第二分支中：两个第一虎克铰的第一转动轴轴线重合；两个第一虎克铰的第二转动轴轴线相互平行。

所述第一移动副包括与机架连接的第一移动副导轨，以及与第一球铰连接且与第一移动副导轨滑动配合的第一移动副滑块；所述第二移动副包括与机架连接的第二移动副导轨，以及与第一转动副连接且与第二移动副导轨滑动配合的第二移动副滑块。

所述第一移动副导轨轴线与第二移动副导轨轴线均垂直于水平面布置。

所述第一移动副与第二移动副为驱动副；所述第一移动副与第二移动副的驱动机构均为电机带动的滚珠丝杠机构。

一种约束冗余的两转动两移动四自由度并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的两个第一分支和两个第二分支；