[发明专利]一种二自由度动平台可连续回转并联机器人机构

说明书

技术领域

本发明涉及机械学领域的并联机器人机构，具体为一种二自由度动平台可连续回转并联机器人机构。

背景技术

为提高工作空间，一些非常规结构的并联机器人已经出现。如冗余输入的并联机器人机构，解决了奇异位形附近的力学和刚性较差的问题，并提高了工作空间；串并联结构的机器人机构，也可以增大其操作工作空间。例如，中国专利“一种二自由度平面并联机器人机构（ZL200710044905.9）”采用定平台通过三个连杆机构与动平台连接，构成闭环并联机构，定平台安装两个平行布置的直线电机，动平台一端通过一个连杆机构和两个转动铰链连接直线电机，另一端通过两个连杆机构和四个转动铰链构成的平行于定平台的平行四边形支链结构连接另一直线电机。这种机构结构简单，采用直线电机驱动刚度大、推重比高、动态性能好，直线电机动子采用气浮导轨支撑，连接铰链全部为转动铰链,并设计为气浮旋转关节，实现了无摩擦、无磨损驱动。中国专利“一种二自由度球面空间运动并联机构（ZL200510048177.X）”公开了如下结构，三条运动支链连接于机座与动平台之间,其中两条运动支链为可控伸缩杆构成的主动支链,另一条运动支链为固定长度连杆构成的从动支链,每条运动支链一端用铰链与机座联接,另一端与动平台相接。三条运动支链之一与动平台固接,另外两条运动链与动平台用球铰链联接。该机构结构简单，可实现操作点的空间位置控制，使机器人的结构更加简化。

但在申请人检索的范围内，有关二自由度并联机器人机构中，所实现的运动相对简单，工作空间和回转空间相对较小，未见有末端操作动平台的位姿可在较大范围的三维空间范围内连续旋转变化的二自由度并联机器人机构。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种二自由度动平台可连续回转并联机器人机构，该二自由度并联机器人机构的两个运动支链的部分运动副嵌套在一起，末端动平台可以实现在一个连续回转自由度的同时，还可以实现另一个转动和平动的复合运动自由度，并同时具有串联机器人和并联机器人的双重优点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种二自由度动平台可连续回转并联机器人机构，包括机座和动平台，以及分别固连在机座和动平台之间的第一运动支链和第二运动支链,第一运动支链和第二运动支链部分运动副嵌套在一起；其特征在于所述第一运动支链包括：一个螺旋副、一个下移动副和三个回转副，即螺母回转副、滑杆回转副和动平台回转副；螺旋副由螺旋杆和螺母组成，第一电机与螺旋杆驱动连接；下移动副由滑杆及第二支链驱动回转副的中空回转轴组成，滑杆嵌套贯穿于该中空回转轴内，滑杆底部与螺母通过螺母回转副连接；安装在滑杆上的滑杆回转副和与动平台连接的动平台回转副之间通过动平台连杆连接，滑杆回转副和动平台回转副的轴线平行，且与螺母回转副的轴线垂直；所述第二运动支链包括：一个驱动回转副，三个回转副：即下回转副、中回转副和上回转副，以及一个上移动副；驱动回转副安装在机座上，连接机座和中空回转轴，且中空回转轴由安装在机座上的第二电机通过传动机构驱动；下回转副、中回转副和上回转副的轴线与第一支链滑杆回转副的轴线平行，且与驱动回转副的轴线垂直；下回转副与驱动回转副由下连杆连接，下回转副与中回转副由中连杆连接，上回转副与中回转副由上连杆连接；上回转副安装在第一支链滑杆的上端；上移动副连接动平台和上连杆的延伸端，且移动方向与上回转副的轴线垂直。

与现有技术相比，本发明二自由度动平台可连续回转并联机器人机构所述的两个运动支链不是分离的，而是嵌套在一起，从而实现了其末端动平台的可连续回转，且实现了其末端动平台的位姿角度变换，同时具有串联机器人和并联机器人的双重优点，扩大了并联机器人机构的应用领域。本发明并联机器人机构的工作空间和回转空间相对较小，但末端操作动平台的位姿可在较大范围的三维空间内连续旋转变化。

附图说明

图1为本发明的二自由度动平台可连续回转并联机器人机构的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明，但它不限制本申请权利要求的保护范围。