[发明专利]一种具有圆球面平移和一维转动的并联机器人装置

说明书

本发明提供了一种具有圆球面平移和一维转动的并联机器人装置，包含动平台、静平台、第一支链、第二支链与第三支链，三条支链上各设有一个平行四边形连杆机构，三条支链的一端分别通过各自支链上平行四边形连杆机构内的一个转动副与静平台相连，另一端则通过与平行四边形连杆机构相连的一根连杆分别与动平台上的三个转动副连接，所述三条支链与静平台连接的三个转动副为驱动副，当第二、第三支链上的转动副同时驱动时，可以实现动平台绕第七转动副轴线的一维转动，当三条支链上的转动副同时驱动时，可以实现动平台的圆球面平动。本发明并联机器人装置能够绕第七转动副的轴线方向进行旋转以及圆球面平移，具有结构简单，精准度高且灵巧性强的特点。

技术领域

本发明涉及并联机器人技术领域，特别涉及一种具有圆球面平移和一维转动的并联机器人装置。

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，其具有刚度大、适应性强和活动空间大等特点，在机构学和工业领域中都得到了广泛的应用。对于两平移一转动并联机构的研究发明已有很多：常州大学朱伟等人发明了一种两平移一转动并联机器人（CN201610072912.9），该机构能够使下动平台实现两维平动和一维旋转；燕山大学李艳文等人发明了两平移一转动分支不完全对称并联机构（201811330200.8），该机构能够实现动平台的二维平动以及一维转动。

现有的并联机器人装置大都能只能实现二维平移以及一维转动，并不能够实现在球面上进行移动同时进行一维转动，以适应在圆球面上的工作环境。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种具有圆球面平移和一维转动的并联机器人装置，通过三条简单支链实现并联装置动平台在圆球面实现圆球面移动和一维转动，同时第Ⅱ支链与第Ⅲ支链可以用其他具有相同末端输出特性的支链替换，克服了现有并联机器人结构的不足，装置整体结构简单，其易于装配和求解其运动轨迹。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有圆球面平移和一维转动的并联机器人装置，包括动平台、第一支链、第二支链、第三支链和静平台，所述动平台通过第一支链、第二支链和第三支链与静平台连接，所述动平台上连接有第七转动副、第十一转动副和第十五转动副；

所述第一支链包括第一转动副、第二转动副、第一平行四边形连杆机构和第六连杆，所述第一平行四边形连杆机构由第三转动副、第四转动副、第五转动副、第六转动副及连接各转动副的连杆组成，所述第三转动副与第四转动副通过第三连杆连接，所述第四转动副与第五转动副通过第四连杆连接，所述第五转动副与第六转动副通过第五连杆连接，所述第六转动副与第三转动副通过第二连杆连接，构成所述第一平行四边形连杆机构，所述第一平行四边形连杆机构通过设置在第二连杆上的第一转动副与静平台连接；所述第四连杆上设置有第二转动副，所述第六连杆一端与第二转动副连接，另一端通过第七转动副与动平台连接；

所述第二支链包括第八转动副、第九转动副、第十转动副、第二平行四边形连杆机构、第七连杆和第十连杆，所述第二平行四边形连杆机构由四个转动副及连接各转动副的连杆组成，所述第七连杆一端通过第八转动副与静平台连接，另一端通过第九转动副与第二平行四边形连杆机构的第八连杆连接，所述第十连杆一端通过第十转动副与第二平行四边形连杆机构的第九连杆连接，另一端通过第十一转动副与动平台连接；

所述第三支链包括第十二转动副、第十三转动副、第十四转动副、第三平行四边形连杆机构、第十一连杆和第十四连杆，所述第三平行四边形连杆机构由四个转动副及连接各转动副的连杆组成，所述第十一连杆一端通过第十二转动副与静平台连接，另一端通过第十三转动副与第三平行四边形连杆机构的第十二连杆连接，所述第十四连杆一端通过第十四转动副与第三平行四边形连杆机构的第十三连杆连接，另一端通过第十五转动副与动平台连接。

所述第一转动副、第八转动副和第十二转动副处于同一平面但两两之间互不平行。

所述第七转动副、第十一转动副和第十五转动副的轴向始终平行。