專利名稱：一種大傾角六自由度并聯(lián)機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明隸屬于工業(yè)機器人領域，涉及一種應用于五面機械加工的六自由度并聯(lián)機
器人。
背景技術：
并聯(lián)機構是指由兩個或兩個以上串聯(lián)機構并行連接到一個公共基座和一個公共 動平臺，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅動的機構。由于機構本身的特 點，并聯(lián)機器人機構由于具有剛性好、載荷/自重比大、承載能力強、誤差累積小、動態(tài)性能 好、結構緊湊等特點，近年來被廣泛應用于眾多技術領域，尤其是五軸數(shù)控機床的應用上， 并聯(lián)機構有著廣泛的應用背景，然而，現(xiàn)在的眾多五軸并聯(lián)機床存在著諸多問題，比如，較 小的傾角、較多的奇異形位、可用工作空間較小等問題，這些缺點又進一步限制了并聯(lián)機構 的應用范圍，使得復雜曲面的加工難以應用并聯(lián)機構來實現(xiàn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有五軸并聯(lián)機床的不足之處而提供一可以實現(xiàn)大傾角轉動 的6自由度并聯(lián)機器人。 本發(fā)明的所采用的技術解決方案如下 該并聯(lián)機器人機構包含基座、動平臺、以及連接于動平臺與基座之間的5個6自由 度運動支鏈組成。連接于動平臺與基座的5個支鏈中有4個分布在動平臺的周邊且與基座 連接，稱之為周邊支鏈，并且只有一個關節(jié)為驅動關節(jié)，第5個支鏈置于動平臺中間且與基 座連接，稱之為中央支鏈，該中央支鏈由兩個移動副和兩個虎克鉸組成，兩個移動副為驅動 關節(jié)，該中央支鏈的作用是通過控制其驅動輸入，使得中央支鏈能夠推動機器人動平臺實 現(xiàn)大角度傾轉運動，通過控制其推進力方向垂直于傾轉軸線，使得機器人動平臺有良好的 受力作用，從而實現(xiàn)大角度傾轉運動。 四個周邊支鏈對動平臺本身不起約束作用，其驅動可以與基座相連，也可以是與 放置在支鏈的中間形成伸縮桿形式驅動，周邊支鏈驅動動平臺的移動或轉動，可以實現(xiàn)較 大的水平方向傾轉，沒有中央支鏈的情況下的傾角邊界，在中央支鏈的作用下可以越過去， 從而實現(xiàn)大的傾轉能力，本機構結構簡單，控制容易，系統(tǒng)剛性好，由于繞動平臺法線方向 的轉動(扭轉)能力較小，且與電主軸的轉動方向一致，因此，在五面機械加工中扭轉自由 度屬于冗余自由度，不予考慮，因此本機構是一種適用于五面加工的運動學冗余機構。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術相比具有以下優(yōu)點 可以在較大的工作空間范圍內可以達到約正負90度的傾轉能力，克服當前并聯(lián) 機床傾角較小的缺點，并且機器人有比較好的剛性和動力學性能，從而適用于加工硬度較 大的材料的五面加工，如磨削、拋雕刻等。


圖1 :本發(fā)明實施樣例1機構簡圖。 圖1中1.基座，2.虎克鉸，3.旋轉關節(jié)，4.動平臺，5.移動副，6.虎克鉸，7.虎 克鉸，8.旋轉關節(jié)，9.驅動電機，IO.驅動電機，ll.移動副，12.驅動電機，13.滾動絲杠， 14.移動副，15.虎克鉸，16.移動副，17.虎克鉸，18.驅動電機，19.驅動電機，20.驅動電 機，21.移動副，22.虎克鉸，23.移動副，24.虎克鉸，25.移動副，26，旋轉關節(jié)，27.旋轉關 節(jié)，28.虎克鉸，29.虎克鉸，30.虎克鉸。
具體實施例方式
下面結合實施例及其附圖進一步敘述本發(fā)明。
實施樣例1 : 圖1為本發(fā)明中的6自由度并聯(lián)機器人的實施例機構簡圖。該機構由5個支鏈組 成，分別是由關節(jié)2、3、5、6與連桿組成的6自由度周邊支鏈1 ;由關節(jié)7、8、14、15與連桿 組成的6自由度周邊支鏈2 ;由關節(jié)24、25、26、28與連桿組成的6自由度周邊支鏈3;由關 節(jié)22、23、27、29與連桿組成的6自由度周邊支鏈4 ;以及有關節(jié)16、17、21、30組成的中央 支鏈。其中移動副5、14、23、25為周邊支鏈的驅動關節(jié)，分別在驅動電機9、12、18、19通過 滾動絲杠的作用實現(xiàn)垂直方向移動，移動副16、21為中央支鏈的驅動關節(jié)，分別在驅動電 機10、20通過滾動絲杠的作用下實現(xiàn)水平方向的2維移動。由于中央支鏈是為了實現(xiàn)大傾 轉能力而設計，通過控制該中央支鏈沿著垂直于傾轉軸方向的推進，使得動平臺有良好的 受力作用，從而與4個周邊支鏈共同作用實現(xiàn)較大的傾轉能力，并且使得中央支鏈存在確 定的運動學逆解。
權利要求
一種大傾角六自由度并聯(lián)機器人，該并聯(lián)機器人機構包含基座、動平臺、以及連接于動平臺與基座之間的5個6自由度運動支鏈組成。其特征在于連接于動平臺與基座的5個支鏈中有4個分布在動平臺的周邊并與基座連接，稱之為周邊支鏈，周邊支鏈只有一個關節(jié)為驅動關節(jié)，第5個支鏈置于動平臺中間并與基座連接，稱之為中央支鏈，中央支鏈由兩個移動副和兩個虎克鉸組成，兩個移動副為驅動關節(jié)，中央支鏈的作用是通過控制其驅動輸入，使得中央支鏈能夠推動機器人動平臺實現(xiàn)大角度的傾轉運動。
2. 按照權利要求l所述的大傾角六自由度并聯(lián)機器人，其特征在于該并聯(lián)機器人由5 個支鏈組成，其中四個周邊支鏈對動平臺本身不起約束作用，其驅動可以與基座相連，也可 以是與放置在支鏈的中間形成伸縮桿形式的驅動，周邊支鏈驅動動平臺的移動或轉動，可 以實現(xiàn)較大角度的水平方向傾轉，沒有中央支鏈的情況下的傾角邊界，在中央支鏈的作用 下可以越過去，從而實現(xiàn)大的傾轉能力，本機構結構簡單，控制容易，適應于大傾角要求的 五面加工場合。
3. 按照權利要求2所述大傾角六自由度并聯(lián)機器人，該類機構可以應用于對機器人剛 性要求較高的硬質材料的五面加，如磨削、拋光、雕刻等。
全文摘要
本發(fā)明公開一種大傾角六自由度并聯(lián)機器人，它涉及一種可實現(xiàn)大角度傾轉能力的六自由度并聯(lián)機器人。該并聯(lián)機器人機構包含基座、動平臺、以及連接于動平臺與基座之間的5個6自由度運動支鏈組成。其特征在于連接于動平臺與基座的5個支鏈中有4個分布在動平臺的周邊并與基座連接，稱之為周邊支鏈，周邊支鏈只有一個關節(jié)為驅動關節(jié)，第5個支鏈置于動平臺中間并與基座連接，稱之為中央支鏈，中央支鏈由兩個移動副和兩個虎克鉸組成，兩個移動副為驅動關節(jié)，中央支鏈的作用是通過控制其驅動輸入，使得中央支鏈能夠推動機器人動平臺實現(xiàn)大角度的傾轉運動。本機構結構簡單，控制容易，有較大的傾轉能力和較小的扭轉能力，且結構緊湊，具有較好的剛性，因此本機構在應用于硬質材料的五面加工場合。
文檔編號B25J9/08GK101712151SQ20091011014
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權日2009年11月11日
發(fā)明者李兵, 楊曉鈞, 黃海林 申請人:哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院