[发明专利]基于改进3PUU平动机构的移/转独立控制的混联装置

说明书

一种基于改进3PUU平动机构的移/转独立控制的混联装置，其包括基座、中间平台、末端平台和6‑7个分支，连接基座和中间平台的是三个PUU分支，所述PUU分支从外至内依次连接移动副、外虎克铰和内虎克铰，其中两PUU分支外虎克铰的外侧转动副相互平行，并与另外一个PUU分支外虎克铰的外侧转动副垂直；上述两PUU分支内虎克铰的外侧转动副相互平行，并与另外一个PUU分支内虎克铰的外侧转动副垂直；连接中间平台和末端平台的是RPS、UPS和S分支，RPS分支从上至下依次为转动副、移动副和球副；UPS分支从上至下依次为虎克铰、移动副和球副；S分支从上至下依次为固定连杆和球副。本发明可实现末端移/转独立控制。

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种联动装置。

背景技术

串联机器人和并联机器人均已在各个领域得到了广泛的应用，混联联动装置同时拥有两者的优点，其研究不断升温。中国专利CN201410001496.4提出的一种基于并联模块的多轴联动装置，中国专利CN201410001489.4提出的一种新型多轴联动装置，以及中国专利CN201410001493.0提出的一种可实现五面加工的多轴联动装置，均采用串连模块与并联模块混联的模式。而中国专利CN201420646476.8提出的一种跨构型双并联工业机器人的结构以及中国专利CN201110381768.4提出的可实现3-PUU机构和3-UPU机构的组合运动输出装置采用了并联加并联模式，但运动耦合强，未能实现移动运动和转动运动的解耦控制。

平动型3-PUU机构具有良好的运动特性，李杨民等(Y.Li,Q.Xu,Stiffnessanalysis for a 3-PUU parallel kinematic machine,Mech.Mach.Theory.2008,43(2):186-200.)基于R.Di Gregorio(Gregorio R D,Parenti-Castelli V.A Translational 3-dof Parallel Manipulator[M].Advances in Robot Kinematics:Analysis andControl.Springer Netherlands,1998:49-58.)提出的实现平动机构的条件，对三自由度平动型3-PUU并联机构进行了系统分析。该机构实现平动的条件为各PUU分支中两虎克铰外侧转动副分别保持平行，然而使两个处于不同构件上的外侧转动副保持平行是很难实现的。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有高刚度，高承载能力，可实现移动和转动独立控制的基于改进3PUU平动机构的移/转独立控制的混联装置。

本发明的技术方案如下：

本发明包括基座、中间平台、末端平台、连接基座与中间平台的三个结构相同的PUU驱动分支以及连接中间平台与末端平台的3-4个分支，其中基座包括一个下平台和三个立柱，三个立柱垂直固定在下平台上，呈正三角形布置，每个立柱的内侧均设有直线移动单元，作为移动副安装面，其中两移动副的安装面相互平行，另一移动副安装面与其它两移动副安装面垂直，移动副方向均垂直于下平台；

PUU驱动分支中的移动副的两端分别通过虎克铰与基座立柱上的直线驱动单元和中间平台连接，与直线驱动单元连接的虎克铰外侧转动副垂直于移动副且与移动副安装面平行，其内侧转动副平行于与中间平台连接的虎克铰内侧转动副；安装在两平行安装面上的两个PUU分支中与中间平台连接的虎克铰外侧转动副相互平行，另外一个PUU分支中与中间平台连接的虎克铰外侧转动副与上述两个PUU分支中与中间平台连接的虎克铰外侧转动副垂直。

中间平台和末端平台的连接有两种方式：