[发明专利]一种六自由度全解析解耦并联操作平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人和智能装备的执行机构，具体地说是为机器人和并联机床等装备提供一种新型的六自由度全解析部分解耦并联操作平台。

背景技术

并联机构在机器人、虚拟轴机床、坐标测量机、仿真平台、微操作机械手等领域获得了广泛应用，6自由度Stewart并联机床，被认为是二十世纪以来机床结构的一次革命；并联结构的虚轴坐标测量机(含测量划线机)，也是近年来科学测量仪上的一个重大进展，它具有结构刚性大、运动速度高、误差不叠加等独特性，可使测量精度及测量效率等性能得到很大改善。目前，对于6-SPS和6-RSS机构来说，其末端执行器的空间位姿比较灵活，且承载大、刚度好，但其末端执行器的运动学求解非常困难，无法得到正解解析解，因此，应用范围受到影响。并联机构的整体优良性能取决于其组成的支链的拓扑设计(支链类型、组合方式)、以及支链在动、静平台间的拓扑设计和驱动副的选取等。

因此，解耦性好(全解耦或部分解耦)、易得正解解析解、工作空间大且不易干涉、制造装配容易的6-dof并联机构机型，是机构学界长期未能得到解决的并联机构研究领域中挑战性最强的难题之一，需要创造出性能优于现有机构的新机型。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的缺点，提供一种新的六自由度全解析解耦并联操作平台，其技术方案是：它包括动平台(1)、静平台(0)及联接在动平台(1)、静平台(0)之间的三条支链，第一条支链为S-P-S型支链，它由球副一(S₃₁)、移动副(P₃₂)、球副二(S₃₃)串联组成，球副一(S₃₁)和球副二(S₃₃)分别在静平台(0)、动平台(1)上；第二条支链为由二条S-P-S型支链组成且有二个球副重合的第一复合支链，第三条支链为由三条S-P-S型支链组成且有三个球副重合的第二复合支链。

第一复合支链的二个球副重合于动平台(1)上的二重球副(S₁₃⁰)处，在静平台(0)上的球副三(S₁₁)、球副四(S₁₅)不能重合；第二复合支链的三个球副重合于动平台(1)上的三重球副(S₂₃⁰)处，在静平台(0)上的球副五(S₂₆)、球副六(S₂₁)、球副七(S₂₅)不能在一条直线上也不能重合；进一步，动平台(1)上分别具有的一个球副二(S₃₃)、一个二重球副(S₁₃⁰)、一个三重球副(S₂₃⁰)不在一条直线上。

进一步，静平台(0)上的球副一(S₃₁)、球副三(S₁₁)、球副四(S₁₅)、球副五(S₂₆)、球副六(S₂₁)、球副七(S₂₅)均可用二自由度的万向节替代。

控制上述支链上的六个移动副，即可获得动平台三维平移和三维转动输出。该机构完全解耦，且易求得运动学正解解析解。

附图说明

附图1为本发明的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。

附图1所示为本发明的一个实施例，一种六自由度全解析解耦并联操作平台，包括动平台1、静平台0及联接在动平台1、静平台0之间的三条支链，第一条支链为S-P-S型支链，它由球副一S₃₁、移动副一P₃₂、球副二S₃₃组成，球副一S₃₁和球副二S₃₃分别在静平台0、动平台1上；第二条支链为由二条S-P-S型支链组成且有二个球副重合的第一复合支链，第三条支链为由三条S-P-S型支链组成且有三个球副重合的第二复合支链。