[发明专利]三平动冗余并联遥操作机械手

说明书

本发明公开了一种三平动冗余并联遥操作机械手，克服了现有技术存在的难以避障、难以解决奇异性以及难以反馈力的方向的问题，其包括动平台组件、定平台(18)与3条结构相同的并联支链；定平台(18)位于三平动冗余并联遥操作机械手的最底端，3条结构相同的并联支链位于动平台组件与定平台(18)之间，3条相同的并联支链的底端通过其中的导轨板(17)并采用螺栓固定在定平台(18)的上表面上，并联支链的顶端通过其中的接头(5)并采用螺栓固定在动平台组件中的动平台(3)的底面上；3条结构相同的并联支链中的丝杠组件(14)的丝杆回转轴线的延长线交于定平台(18)的对称中心线上，且相邻两丝杆回转轴线之间夹角为120°。

技术领域

本发明涉及一种遥操作和并联机械人领域的机械手，更确切地说，本发明涉及一种三平动冗余并联遥操作机械手。

背景技术

三平动并联机构正运动学可以显式计算，响应速度快，在物品分拣和机械加工方面已经体现出强大的优势。若在保证三平动运动模式的前提下进行冗余处理，得到的三平动冗余驱动并联机构将具有更好的运动学性能和更好的可操作性，且在外力已知的情况下减少关节受力。机构活动度大于运动平台活动度的机构可扩大工作空间，称为运动冗余并联机构；机构驱动数量多于运动平台活动度的机构可有效消除工作空间内的奇异点，改善机构的运动性能，称为驱动冗余并联机构；机构传感器数目多于驱动关节数量的机构可用于求解正运动学问题、减少位置误差，称为测量冗余并联机构。根据性能需求可对并联机构做相应的冗余处理。Sukhan和Sungbok将冗余驱动并联机构的冗余方式分为增加驱动副、驱动副代替被动副和增加分支。增加驱动副可扩大机构的工作空间，提高响应速度，适用于工作空间要求较大或者响应速度要求较高的场合，必要时可用于避障；驱动副代替被动副不会增大工作空间，某些时候还会缩小工作空间，但是会提高响应速度，适用于工作空间要求较小的场合；增加分支可提高系统的刚度，适用于刚度要求较高的场合。遥操作技术通常面临参数未知的环境对象，要求机械手需要具有较快的响应速度和较强的环境适应能力。

在三平动并联机器人的冗余方式上，研究人员做了大量研究并取得了相应的成果。中国专利申请号为CN201210533432.X，申请日为2012年12月11日，发明名称为“一种冗余驱动的三自由度平移型并联机器人机构”，该案中提出了一种冗余驱动的三自由度平移型并联机器人机构，由基座、动平台和4条并联支链组成，每条并联支链由2个虎克铰和2个移动副组成；中国专利申请号为CN201310249899.6，申请日为2013年6月21日，发明名称为“冗余驱动对称三自由度移动并联机构”，该案中提出了一种冗余驱动对称三自由度移动并联机构，由四根固定导轨、动平台和连接二者的四条并联支链组成，每条并联支链包含1个与动平台相连的转动副，1个移动副和1个与导轨相连的圆柱副；中国专利申请号为CN201520355410.8，申请日为2015年5月27日，发明名称为“一种冗余驱动三维平动并联机构”，该案中提出一种冗余驱动三维平动并联机构，由支架、Delta并联机构和直角坐标轴进给装置组成，以直角坐标轴进给装置的平面运动扩大Delta机构的工作空间；中国专利申请号为CN201620424647.1，申请日为2016年5月11日，发明名称为“一种空间三平移冗余驱动并联机构”，该案中提出了一种空间三平移冗余驱动并联机构，由动平台、支架和连接二者的5条并联支链组成，用于提高机构的精度、平稳性和承载能力；中国专利申请号为CN201611209567.5，申请日为2016年12月23日，发明名称为“一种附加冗余直线滑动的三平动龙门并联机床”，该案中提出了一种附加冗余直线滑动的三平动龙门并联机床，由龙门架、直线模组、动平台、工作台和连接动平台与龙门架之间的三条并联支链组成，扩大了并联机床的工作空间。

适用于如今蓬勃发展的遥操作领域的三平动并联机械手的研究成果较少，迫切需要创造出满足三平动运动模式、响应速度快、环境适应性强的新机型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服了现有技术存在的三平动并联机器人难以避障、难以解决奇异性以及难以反馈力的方向的问题，提供了一种三平动冗余并联遥操作机械手。