[发明专利]一种四分支三自由度各向同性平面并联机器人机构

说明书

一种四分支三自由度各向同性平面并联机器人机构，包括静平台、中间平台、末端操作手以及四条分支运动链，每条分支运动链均与静平台直接相连接；第一分支运动链与静平台之间的转动轴线、第二分支运动链中与静平台之间的转动轴线、第三分支运动链与静平台之间的转动轴线两两垂直，并在空间中呈正交分布；第四分支运动链与静平台之间的转动轴线和第一分支运动链与静平台之间的转动轴线平行；第一分支运动链为恰约束运动链，第二分支运动链、第三分支运动链和第四分支运动链分别由对应的动力机构驱动，实现末端操作手在空间内的二维移动和一维转动。本发明提高了机构的运动精度，解决了普通并联机构存在的解耦性差、工作空间小、控制难度大等问题。

技术领域

本发明涉及到机器人空间机构领域，尤其是一种四分支三自由度各向同性平面并联机器人机构。

背景技术

随着科技的发展传统的串联机构已经不能满足人们的生活需求，并联机构因此应运而生。与传统的串联机构相比较，并联机构拥有更强的承载能力、更简单的结构形式、更高的精度等优点。因而，并联机构的研究已成为国际机构学的热点之一。现如今，并联机构已经被广泛应用于工业机器人、并联机床、航空航天等高精尖技术的领域。

早期的并联机构多为六自由度并联机构，近年来少自由度机构成为了研究的热点，尤其是三自由度机构。国内机构学学者已经设计出诸多此类型的机构，并申请了相关专利，如专利申请号为：2004100867060、2017101688794、2017102874690等专利。但是对于大多数并联机构仍然存在机构解耦性差、工作空间小、控制难度大等问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种四分支三自由度各向同性平面并联机器人机构，用以解决机构存在的解耦性差、工作空间小、控制难度大等问题。

为了解决上述问题，本发明的一种四分支三自由度各向同性平面并联机器人机构采用以下技术方案：一种四分支三自由度各向同性平面并联机器人机构，包括静平台、中间平台、末端操作手以及四条分支运动链，每条分支运动链均与静平台直接相连；

第一分支运动链为两根连杆转动连接组成，第一分支运动链两端分别与静平台和末端操作手转动连接，所述连杆之间的转动轴线、第一分支运动链两端的转动轴线相互平行且垂直于中间平台的平面；

第二分支运动链和第三分支运动链均包括伸缩杆，在同一分支运动链中，伸缩杆的两端分别与静平台以及中间平台转动连接，并且伸缩杆两端的转动轴线相互平行，均平行于中间平台的平面；

第四分支运动链一端与静平台转动连接，另一端与所述的末端操作手转动连接，并且两端的转动轴线相互平行；末端操作手与转动平台之间转动连接，其转动轴线和第一分支运动链与末端操作手之间的转动轴线相重合，并垂直于中间平台的平面；

所述第一分支运动链与静平台之间的转动轴线、第二分支运动链中伸缩杆与静平台之间的转动轴线、第三分支运动链中伸缩杆与静平台之间的转动轴线两两垂直，并在空间中呈正交分布；第四分支运动链与静平台之间的转动轴线平行于第一分支运动链与静平台之间的转动轴线；

第二分支运动链、第三分支运动链和第四分支运动链分别由对应的动力机构驱动，实现末端操作手在空间内的二维移动和一维转动。

优选的，所述的第一分支运动链中的两根连杆分别为第一连杆、第二连杆，第一连杆通过第一转动副Ⅰ与静平台连接，第二连杆通过第二转动副与第一连杆连接、通过第三转动副Ⅰ与末端操作手连接，第一转动副Ⅰ、第二转动副、第三转动副Ⅰ的轴线相互平行且垂直于中间平台的平面。

优选的，所述的第二分支运动链中还包括第一圆柱副Ⅰ和第三转动副Ⅱ，所述伸缩杆由第三连杆Ⅰ和第四连杆Ⅰ连接而成，第三连杆Ⅰ通过第一圆柱副Ⅰ与静平台连接、通过第二移动副与第四连杆Ⅰ连接，第四连杆Ⅰ通过第三转动副Ⅱ与中间平台连接，第一圆柱副Ⅰ和第三转动副Ⅱ的轴线与中间平台的平面平行。