[发明专利]六自由度高机动高精度实用并联机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别涉及六自由度高机动高精度实用并联机器人。

背景技术

近年来，并联机器人技术取得了极大的发展，它已广泛应用到医疗、并联机床、微电子组装、空间对接平台等多种复杂领域。但由于六自由度并联机构机构复杂、运动副多、强耦合性、精度非线性等约束条件，造成并联机构实现高机动、高精度的实用六自由度并联机器人比较困难。使用传统方式驱动的并联机器人，因铰链间隙误差、驱动传动误差等影响，造成并联机构的运动精度差、精度控制复杂等难点。为解决上述问题，在机构设计方面通常采用高加工精度、柔性铰链等方式来提高精度；在控制方面采用耦合控制策略、反馈解耦控制等方法，从控制反馈出发提高精度；在驱动元件中采用高速的直线电机提高并联机器人的驱动速度和精度。因此，虽然精度或驱动速度得到了某方面的提高，但随之而来带来的问题是：柔性铰链造成运动空间范围有限；反馈解耦控制造成机构控制复杂，响应速度慢，不能很好的发挥实用性能；直线电机高速驱动造成机构尺寸过大，运动链不能承受高速带来的冲击，机构部件容易损伤等影响。在高机动、高精度、大工作空间的应用场合，六自由度并联机器人还没有得到实用性的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种六自由度高机动、高精度实用并联机器人，能够快速灵活的实现动平台的高精度六自由度运动。

本发明的技术方案如下：一种六自由度高机动高精度实用并联机器人，在机座(1)上固定有两组左右平行的导轨(2)，每组导轨(2)的旁边设有一根光栅尺(10)，所述光栅尺(10)固定在机座(1)上，各光栅尺(10)与对应的导轨(2)平行，并保持一定距离安装；在每组导轨(2)的前部、中部及后部各安装一个滑板(3)，该滑板(3)能在对应的导轨(2)上滑动，左右两边导轨(2)上的滑板(3)对称布置，每个滑板(3)的正下方安设置有直线电机(4)，该直线电机(4)的初级(4a)与滑板(3)相固定，直线电机(4)的次级(4b)固定在机座(1)上，直线电机(4)驱动滑板(3)运动；所述每个滑板(3)的旁边均设有拖链(5)，该拖链(5)的运动端与滑板(3)连接，拖链(5)的固定端与机座(1)连接，在每个滑板(3)上均安装有下球铰座(6a)和光栅尺读数头(11)，下球铰(6)安装在下球铰座(6a)上，同一边的滑板(3)上的光栅尺读数头(11)位于对应的光栅尺(10)的上方，光栅尺读数头(11)与对应的光栅尺(10)之间具有间隙；在所述机座(1)的上方设有动平台(9)，该动平台(9)为台体结构，动平台的底面为矩形，在动平台(9)底部的四个角处均装有上球铰(8)，所述动平台(9)的后侧设有一斜板(9a)，该斜板(9a)上也安装有两个左右对称的上球铰(8)，所述动平台(9)底部前端角落处的两个上球铰(9)分别通过拉杆(7)与左右两边导轨前部滑板(3)上的下球铰(6)连接，动平台(9)底部后端角落处的两个上球铰(8)分别通过拉杆(7)与左右两边导轨后部滑板(3)上的下球铰(6)连接，动平台斜板(9a)上的两个上球铰(8)分别通过拉杆(7)与左右两边导轨中部滑板(3)上的下球铰(6)连接。

采用以上技术方案，根据动平台运动要求，利用并联机器人运动学逆解得到直线电机的运动规律。直线电机作为机器人的驱动设备，带动六个滑板运动，拖链随滑板一起运动，能够为控制直线电机提供电缆支撑作用；滑板运动带动拉杆运动，最终实现动平台的六自由度运动。根据光栅尺读数头的信号反馈对直线电机进行位置控制，能够精确实现动平台的高机动、高精度六自由度运动。

为了简化结构、方便加工制作及装配，所述机座(1)为平板结构，动平台(9)位于机座(1)的正上方，该动平台(9)与机座(1)相平行。

为了尽可能地提高快速运动性能，左右两边导轨(2)与滑块(3)相配合的面为斜面，该斜面与机座(1)之间具有15-45°的夹角，并且左右两边导轨(2)的斜面相对。

为保证机器人的整体刚度和精度，减小运动部件重量：滑板(3)采用钛合金加工制造，动平台(9)采用航空铝锻造加工，动平台为一整体结构，所述斜板(9a)的上端与动平台(9)的底部固连为一体，该斜板(9a)与动平台(9)的底面之间具有20-60°的夹角。

所述拉杆(7)由金属件(7a)和碳纤维复合管(7b)组成，金属件(7a)安装在碳纤维复合管(7b)两端的管内，这样拉杆具有刚度高、变形小等特点。

为了提高滑板的稳定性，所述滑板(3)通过四个按矩形分布的滑块(2a)与导轨(2)滑动配合。

本发明的有益效果是：