[发明专利]一种由四自由度混联机构组成的五轴混联机器人

说明书

一种由四自由度混联机构组成的五自由度混联机器人，其包括一个四自由度混联机构和一个移动平台，其中四自由度混联机构主要包括执行器、动平台、三条驱动支链和一条随动支链，第一随动支链上端与转动支架固连，下端通过转动铰链与动平台相连，第二、第三驱动支链上、下端均分别通过转动铰链与转动支架和动平台相连，转动支架通过转动铰链与支座相连，第四驱动支链两端均通过转动铰链与支座和转动叉相连，该转动叉通过转动铰链与动平台相连，执行器通过转动铰链与动平台相连。混联机构支座与移动支撑架相连，移动支撑架与基座连接形成移动平台。本发明减少了被动关节数目，可提高机器人结构刚度，结构简单，便于实现实时控制，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种混联机器人。

背景技术

五轴混联机器人在复杂结构件作业方面具有工作空间大且操作灵活的优势，目前已得到成功应用。为数不多的几款五轴混联机器人产品均是在少自由度并联机构基础上设计的，包括Tricept、Ecospeed和Exechon机器人等，一些大型飞机制造公司采用这几款机器人实现了航空航天复杂铝结构件的高速铣削，已取得显著的经济效益。

然而，目前已有的五轴混联机器人机构关节数目还比较多，加大了机器人高刚度结构设计的难度。专利CN201610169598.6所公开的一种大摆角龙门式五轴联动混联机床，采用一个四自由度并联机构实现沿XZ平面内的两维移动和转轴在动平台平面内的两维转动，再加一个沿Y轴平移的独立模块实现五自由度运动。该机构工作空间大、动平台灵活性好，但是其存在的被动单自由度关节数目为2，结构刚度有待进一步提高。

专利CN102699899A所公开的一种过约束高刚度多坐标混联机器人，并联机构部分由三个可沿轴向伸长或缩短的主动调节装置和一条从动调节装置组成，其中一条从动调节分支和两条驱动分支位于同一平面内，该并联机构的定平台做成整体式结构；该并联机构可以实现沿定平台平面内的两维转动和垂直于定平台的一个移动，再单独串接一个两自由度的执行器实现五自由度运动。该结构具有两条垂直相交的转轴，但其存在的被动单自由度关节数目为5，被动关节数目多，结构刚度不易保证。

专利CN104985596A所公开的一种含多轴转动支架的五自由度混联机器人，同样包含三个可沿轴向伸长或缩短的主动调节装置和一条从动调节装置，其中一条从动调节分支和两条驱动分支位于同一平面内，该并联机构定平台做成可拆分式结构，具有两条转动支架；该并联机构同样可以实现沿定平台平面内的两维转动和垂直于定平台的一个移动，再单独串接一个两自由度的执行器实现五自由度运动。该专利是上一个专利的同构情况，运动副类型、数目完全与之相同，同样具有5个被动单自由度关节，这些专利提出的五自由度混联机器人机构被动关节数目还比较多，高刚度结构的设计得到了一定限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有被动关节数目少、结构简单、结构刚度高的五自由度混联机器人。

本发明包括一个四自由度混联机构和一个移动平台。

所述四自由度混联机构有两种结构：

结构一：所述四自由度混联机构包括执行器、动平台、U形转动叉、第一随动支链、结构相同的第二、第三和第四驱动支链、第一转动支架、第二转动支架，其中第一转动支架为长方形框体，其中心设有上下贯穿的阶梯圆形通孔，其两侧分别设有上下贯穿的矩形通孔，在矩形通孔长度方向的框壁上均设有相对的通孔，在第一转动支架宽度方向的两侧外框壁上均设有与其固连的伸出轴，伸出轴上均设有第一固定轴座；第二转动支架为上下贯穿通孔的长方形框体，其宽度方向的两则外框壁上均设有与其固连的伸出轴，伸出轴上均设有第二固定轴座；动平台为设有带有矩形凹槽的长方形框体，其宽度方向的两侧的外框壁上均设有一对支耳，其底部两端分别设有一个带有非贯穿孔的支耳，每对支耳上均设有相对的通孔，其长度方向的框壁上设有相对的通孔，U形转动叉与长度方向的一侧外框壁转动连接，该U形转动叉两壁上设有相对的通孔；