[发明专利]6-PSS并联机构

说明书

本发明属于机器人技术领域，公开了一种6‑PSS并联机构及位置正逆解方法，设置有圆形轨道，轨道上有六个主动沿轨道精确运动的滑动模块；每个滑动模块通过球铰与固定长度的连杆下端相连接，每根连杆的上端通过球铰与运动平台相连。本发明可以实现运动平台的六自由度运动，其显著特征是运动平台绕竖直轴线可以实现任意角度旋转，提高了机构运动灵活性，扩大了姿态调整工作空间；可应用于轻型雷达天线座、射电望远镜馈源支撑平台、运动模拟器等多种场合。本发明操作简单，有效地改善了Stewart平台类传统六自由度并联机器人存在的工作空间受限问题；通过驱动六个并联的滑动模块实现运动平台的运动，提高了运动平台的运动速度。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种6-PSS并联机构及位置正逆解方法。

背景技术

1962年，Gough发明了一种基于并联机构的六自由度轮胎检测装置；三年后，Stewart首次将基于并联机构的六自由度轮胎检测装置推广应用为飞行模拟器的运动产生装置；基于并联机构的六自由度轮胎检测装置也是应用范围最广的并联机构，被称为Gough-Stewart机构或Stewart机构。1978年澳大利亚Hunt 教授提出将Stewart平台作为机器人的机械在中国，燕山大学黄真教授在1991 年研制出我国第一台六自由度并联机器人样机。国内外有许多学者研究六自由度并联机构，提出了各种新型的结构形式，但其中多数都没有改变传统Stewart 并联机器人铰接点位置固定的布局方式。并联机器人运动平台的工作空间主要受到运动奇异点、运动副摆角、支腿长度的极限值以及支腿间干涉四个方面的限制，由于传统Stewart并联机器人采用底部铰接点位置固定的形式，当运动平台在绕自身轴线旋转时需要支腿长度趋向于极限值，支腿之间距离更近易于发生干涉，支腿与铰链之间的摆角也会趋向于结构角度极限，从而导致其难以绕竖直轴线大角度旋转的问题，限制了并联机器人的运动空间。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统Stewart并联机器人动平台难以绕竖直轴线大角度旋转，限制了并联机器人的运动空间。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种6-PSS并联机构及位置正逆解方法。

本发明是这样实现的，一种6-PSS并联机构，所述6-PSS并联机构设置有：

六个沿圆形轨道精确运动的滑动模块；

滑动模块由与圆形轨道外齿条啮合的小齿轮驱动；

所述滑动模块通过伺服模块驱动的小齿轮与圆形轨道上的外齿条啮合绕圆形轨道运动。伺服模块由伺服电机和减速机组成，通过螺栓将其固定在滑动模块中的U型固定板上。滑动模块用来支撑底部球铰的安装；伺服模块驱动小齿轮，使与之连接的滑动模块在圆形轨道上运动。

所述滑动模块通过球铰与连杆下端连接；所述连杆的上端通过球铰与运动平台相连。

进一步，圆形轨道上设置有六个滑动模块；

每个滑动模块通过由伺服电机带动的小齿轮与圆形轨道外齿条啮合驱动；

每个滑动模块通过球铰与固定长度的连杆下端相连接，每根连杆的上端通过球铰与运动平台相连；

所述滑动模块包括伺服电机、与伺服电机相连接的减速机和小齿轮、U型固定板、两个滑块；

所述滑块通过螺钉与U型固定板连接；

所述伺服电机、减速机、小齿轮安装在U型固定板上；小齿轮与圆形轨道底座的外圆齿条啮合形成齿轮副，齿轮副由伺服电机和减速机驱动；

所述连杆两端通过球铰与运动平台和滑块连接。

本发明的另一目的在于提供一种所述6-PSS并联机构的运动学逆解方法，所述运动学逆解方法包括：