[实用新型]含冗余约束的空间五自由度混联加工装备

说明书

本实用新型涉及一种含冗余约束的空间五自由度混联加工装备，包括二自由度旋转头、动平台、静平台、转轴架、第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链；二自由度旋转头与动平台串接，动平台经第二支链、第四支链与转轴架连接在一起，转轴架与静平台相连接，动平台经第一支链、第三支链与静平台连接在一起；第一支链为UPS型运动支链，第二支链为UPR型运动支链，第三支链为UPS型运动支链，第四支链为UP型运动支链。本实用新型通过合理的结构设计和结构优化，使机构具有工作空间大、高承载能力、高刚度的特点，可以作为独立运动模块实现2R1T动作，亦可通过串接不同形式的末端执行器实现多种作业，在高速、精密以及高刚度加工领域都有着广泛的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及一种含冗余约束的空间五自由度混联加工装备。

背景技术

组成并联机器人机构的运动副可分为简单运动副和复合运动副两大类。常见的简单运动副有：转动副R(revolute pair)、移动副P(prismatic pair)、螺旋副H(helixpair)、圆柱副C(cylinder pair)、球面副S(spherical pair)、万向铰或虎克铰U(universaUoint)。

少自由度并联机构，特别是具有两转动一平动(2R1T)的三自由度并联机构，凭借其结构简单、紧凑、易于实现控制以及制造成本相对较低等优点，已然成为机器人领域的一大研究热点。鉴于2R1T并联机构所具有良好的定位精度、结构刚度、加工性能以及动力学性能，大量的五自由度混联机器人采用了这类机构串接具有两自由度转动头或两自由度x-y移动平台的设计方案，其中最具代表性的有：专利WO2006054935中提出的Exechon机构、专利US4732525中提出的Tricept机构、专利CN1524662A中提出的TriVariant机构等。

在这些2R1T并联机构中，机构刚度和灵巧度低，机构较为复杂，而且运动构件数较多，维护成本高，操作复杂、繁琐。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种含冗余约束的空间五自由度混联加工装备，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种含冗余约束的空间五自由度混联加工装备，包括二自由度旋转头、动平台、静平台、转轴架、第一支链、第二支链、第三支链以及第四支链；所述动平台经第二支链、第四支链与转轴架连接在一起，所述转轴架与静平台相连接，所述动平台经第一支链、第三支链与静平台连接在一起；所述第一支链为UPS型运动支链，所述第二支链为UPR型运动支链，所述第三支链为UPS型运动支链，所述第四支链为UP 型运动支链。

优选的，所述第一支链包含第一虎克铰、第一移动副以及第一球副，所述第一虎克铰与静平台相连接，所述第一移动副作为机构的主动运动副，所述第一球副与动平台相连接，组成UPS 型运动支链；所述二自由度旋转头与动平台串接。

优选的，所述第二支链包含第一转动副、第二移动副以及第二转动副，所述第二转动副与转轴架相连接，构成虎克铰，所述第二移动副作为机构的主动运动副，所述第一转动副与动平台相连接，组成UPR型运动支链。

优选的，所述第三支链包含第二虎克铰、第三移动副以及第二球副，所述第二虎克铰与静平台相连接，所述第三移动副作为机构的主动运动副，所述第二球副与动平台相连接，组成UPS 型运动支链。

优选的，所述第四支链包含第三转动副、第四移动副，所述第三转动副与转轴架相连接，构成虎克铰,组成UP型运动支链。