[发明专利]一种具有可重构调节装置的新型五自由度混联机构

说明书

本发明属于混联机器人加工技术领域，涉及一种具有可重构调节装置的新型五自由度混联机构，包括可重构调节装置、五条同结构的PUS主动运动支链、中间PRPU被动运动支链和动平台。其中可重构调节装置包括五条同结构的PRR主动运动支链和中间平台。主要通过可重构调节装置的结构倾角，实现所述新型五自由度混联机构的可重构特性；主要通过PUS主动运动支链和中间PRPU被动运动支链连接中间平台与动平台，末端动平台能够实现三维移动和两维转动，混联机构整体具有沿Z轴的较大移动行程。本发明兼具串联机构和并联机构的优点，具有大工作空间、高刚度、结构对称性好、运动灵活性好、承载能力强等优点，适用于航空航天、船舶以及军工等领域大型复杂结构组件的加工。

技术领域

本发明属于混联机器人加工技术领域，具体涉及一种具有可重构调节装置的新型五自由度混联机构，特别适用于大工作空间、高刚度等加工要求的场合。

背景技术

传统的串联机构因其工作空间大、操作灵活、响应速度快等优点在工业生产方面得到了广泛的应用，但因其结构为串联开链，其末端操作器容易产生累积误差，降低了运动精度和机构的整体刚度；而对于并联机构，其具有高刚度、高精度、高承载能力、误差累积小、易于实现高速加工等优点，但同时并联机构也存在工作空间小的缺点。然而，针对目前大型复杂结构组件大工作空间以及高刚度的加工要求，单一的串联机构或并联机构均不能满足其加工要求。因此，基于串联机构和并联机构优缺点互补的关系，具有两者优点的串并混联机构是实现大型复杂结构组件加工的理想机构。

发明内容

本发明提出一种具有可重构调节装置的五自由度混联机构，使其充分结合串联机构和并联机构的特点，并通过可重构调节装置和被动支链的引入，使该机构不仅沿Z轴具有较大的移动工作空间，同时也具有较高的刚度特性。通过与大型精密龙门导轨串联，可实现大型复杂结构组件大工作空间和高刚度的加工，特别适用于航空航天、船舶以及军工等领域大型复杂结构组件的加工，具有广阔的工程应用前景。

本发明采用的技术方案为：

一种具有可重构调节装置的新型五自由度混联机构，包括可重构调节装置、五条结构相同的PUS主动运动支链1-4、中间PRPU被动运动支链1-5和动平台1-6；

所述可重构调节装置位于所述新型五自由度混联机构的上部，所述动平台1-6位于所述新型五自由度混联机构的下部，所述中间PRPU被动运动支链1-5位于动平台1-6的上方，所述五条结构相同的PUS主动运动支链1-4分布在中间PRPU被动运动支链1-5的周围；

所述可重构调节装置包括定平台1-1、五条结构相同的PRR主动运动支链1-2和中间平台1-3；

所述定平台1-1位于可重构调节装置的上部，所述五条结构相同的PRR主动运动支链1-2均匀分布在定平台1-1侧下方的周围，PRR主动运动支链1-2的下端通过第二R副与中间平台1-3相连；所述五条PUS主动运动支链1-4的上端通过第二P副分别与所述五条PRR主动运动支链1-2相连，下端通过S副与动平台1-6相连；所述中间PRPU被动运动支链1-5的上端通过第三P副与中间平台1-3相连，下端与动平台1-6相连；

所述可重构调节装置还包括中心锥齿轮1-2-4和五个小锥齿轮1-2-5，所述中心锥齿轮1-2-4位于定平台1-1的下方，并与定平台1-1的中心相连；所述五个小锥齿轮1-2-5均匀分布在所述中心锥齿轮1-2-4的周围，并与中心锥齿轮1-2-4啮合；所述五个小锥齿轮1-2-5分别与五条PRR主动运动支链1-2连接，其中P副为移动副，S副为球面副。

在上述技术方案的基础上，所述PRR主动运动支链1-2包括水平支撑导轨1-2-1、两个导杆1-2-3、丝杠1-2-2、R副滑块1-2-6和PRR支链连杆1-2-7；