[发明专利]一种面向狭长空间操作的三自由度并联机构及运动方法

说明书

本发明公开了一种面向狭长空间操作的三自由度并联机构及运动方法，属于机器人技术领域。本发明通过压电直线电机驱动支链下端在定平台上滑块的直线运动，使得动平台能够完成空间中的三自由度运动，且垂直于导轨方向的结构尺寸小，能够满足进入狭长空间工作的要求；在导轨上，能够实现在X轴方向的大行程运动，增大了并联机构的工作空间。本发明采用非对称的布置，将机构沿导轨方向布置，大大减少了垂直导轨方向及Y方向所占据的空间，使得本发明减少了对工作条件的依赖，有着更多的工作场景，如上述狭长缝隙。同时，使用压电电机驱动工作频率高，响应速度快，定位分辨率高，能够广泛应用于微操作领域。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其是一种面向狭长空间操作的三自由度并联机构及运动方法。

背景技术

随着微纳操作和定位装置的发展，机器人取得了极大的进步，尤其体现在结构紧凑且定位精度高的并联机器人上。目前大多数三自由度并联平台采用液压驱动或普通压电直线电机驱动，体积大且末端执行器累计误差较大，不能满足精密制造的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种面向狭长空间操作的三自由度并联机构及运动方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种面向狭长空间操作的三自由度并联机构，包括定平台和动平台，动平台与定平台之间连接第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，定平台上并列设有第一滑台和第二滑台，第二滑台面向第一滑台的侧壁上设有压电陶瓷条；动平台上设有导轨，导轨与第一滑台、第二滑台均平行设置；

第一滑台上可滑动的设有第一滑块、第二滑块和第四滑块，第二滑块位于第一滑块和第四滑块之间；第一滑块上设有第一电机盒，第一电机盒内设有第一压电直线电机，第二滑块上设有第二电机盒，第二电机盒内设有第二压电直线电机，第四滑块上设有第三电机盒，第三电机盒内设有第三压电直线电机，第一压电直线电机、第二压电直线电机和第三压电直线电机的驱动足均与压电陶瓷条相接触；

第一支链下端通过转动副与第一电机盒连接，第一支链上端与动平台的一端转动连接；第四支链下端通过转动副与第三电机盒连接，第四支链上端与动平台的另一端转动连接；

第二滑台上设有第三滑块，第三支链的下端设有第三滑块上，设在第三滑块上的第三支链上设有圆柱槽，第三支链的上端可转动的连接在动平台上；

第二滑块上设有轨道，轨道方向垂直于第一滑台，第二支链的下端可滑动的设在轨道上，第二支链的上端可滑动的设在动平台的导轨内，第二支链的构件上设有圆柱，所述圆柱可转动的设于第三支链的圆柱槽内；

所述第四支链自与第四滑块至动平台之间为第四支链第一构件、第四支链第二构件和第四支链第三构件，所述第四支链第一构件和第四支链第二构件通过转动副相连，第四支链第二构件和第四支链第三构件通过转动副相连；

所述第一支链和第四支链结构相同；

第二支链自动平台至第二电机盒之间依次为第二支链第一构件、第二支链第二构件和第二支链第三构件，第二支链第一构件与第二支链第二构件通过圆柱副连接，第二支链第二构件与第二支链第三构件之间通过间隙配合连接，两构件能够产生绕配合轴线方向的相对转动；

第三支链自动平台至第三滑块之间为第三支链第一构件、第三支链第二构件和第三支链第三构件，第三支链第一构件的圆柱与第三支链第二构件通过圆柱副连接，第三支链第二构件与第三支链第三构件通过转动副连接。

进一步的，所述第四支链第一构件通过转动副与动平台连接，采用卡环防止转动副产生轴向窜动。

进一步的，第四支链第一构件与第四支链第二构件之间采用卡环防止转动副轴向窜动。

进一步的，第四滑块与第一滑台通过滚珠配合实现直线运动轨迹。