[实用新型]一种五自由度混联机器人

说明书

本实用新型公开了一种五自由度混联机器人，包括定平台、动平台、复杂支链Ⅰ、简单支链Ⅱ、复杂支链Ⅲ、简单支链Ⅳ。本实用新型基于方位特征集理论和方法采用复杂支链Ⅰ、复杂支链Ⅲ和一条简单支链Ⅱ连接动平台和定平台来构建并联机构，该并联机构能实现空间三维移动。在该并联机构基础上串联两个转动副构成的串联链，该串联具有两个自由度，因此该混联机构的自由度为五，具有空间五维运动。该混联机构综合了串联机构工作空间大，运动灵活的特点，又结合了并联机构强度、刚度大的特点，因此其结构简单，易于控制，能实现空间三维移动和两维转动，可用于工业复杂曲面的加工和焊接作业，是一种新型的并联机构，可以为加工制造提供帮助。

技术领域

本实用新型涉及一种五自由度混联机器人，属于混联机器人技术领域。

背景技术

串联机构的历史久远，研究其机构参数、运动学问题已经成为世界已经攻克的问题，必须承认其大的工作空间，较低的耦合度使得其一度成为机器人研究的热点和方向。目前这种串联臂依然在生产线上广泛的应用。然而因为其强度和刚度较低，因此导致其末端承载能力较差，精度较低。而近几十年来发展的并联机构因为其强度和刚度比较大，累积误差下而受到广泛的关注。然而其缺点是具有较小的工作空间和灵活度。

国内外一些学者认为将串联机器人的优点和并联机器人的优点结合起来构成混联机构。这种机构能克服串联和并联的缺点，因此混联机构成为现代机器人研究领域的热点。然而混联机构中的并联机构的选取是一个较大的难题，其主要性能也直接决定了混联机构的性能。

发明内容

本实用新型提供了一种五自由度混联机器人，通过采用复杂支链Ⅰ、复杂支链Ⅲ和一条简单支链Ⅱ连接动平台和定平台来构建并联机构，该并联机构能实现空间三维移动，在该并联机构基础上串联两个转动副构成的串联链，该串联具有两个自由度，使得整个混联机构的自由度为五，具有空间五维运动。

本实用新型的技术方案是：一种五自由度混联机器人，包括定平台P、动平台Q、复杂支链Ⅰ、简单支链Ⅱ、复杂支链Ⅲ、简单支链Ⅳ；

所述复杂支链Ⅰ对动平台Q产生三维移动和一维转动的作用；

所述简单支链Ⅱ为能实现空间6自由度运动的串联链，不对动平台Q运动产生约束；

所述复杂支链Ⅲ为对动平台Q产生三维移动和一维转动的作用；复杂支链Ⅲ采用的结构与复杂支链Ⅰ相同；

所述定平台P、动平台Q通过复杂支链Ⅰ、简单支链Ⅱ、复杂支链Ⅲ三条支链连接构成了并联机构，简单支链Ⅳ与动平台Q中心点连接，整体形成了混联机构；三条支链的复合运动构成了动平台Q的输出运动为三维移动，该三维移动与简单支链Ⅳ产生的空间二维转动共同构成简单支链Ⅳ的刀具8输出的末端运动为三维移动和两维转动。

所述动平台Q采用任意三角形形式配置；定平台P采用任意形式配置。

所述简单支链Ⅱ一端的运动副与动平台Q的一个角连接，复杂支链Ⅰ、复杂支链Ⅲ一端分别与动平台Q的另外两个角焊接连接，复杂支链Ⅰ、简单支链Ⅱ、复杂支链Ⅲ另一端通过运动副与定平台P连接，简单支链Ⅳ一端的转动副与动平台Q的中心点连接；复杂支链Ⅲ与定平台P连接的运动副、复杂支链Ⅰ与定平台P连接的运动副轴线垂直，使得复杂支链Ⅰ、简单支链Ⅱ、复杂支链Ⅲ这三条支链与定平台P的连接点构成直角三角形，三条支链互不相交。

与动平台Q的三个角连接的三条支链一端分别为：复杂支链Ⅰ、复杂支链Ⅲ的一端为连接杆，简单支链Ⅱ一端为球副或虎克铰；作为驱动副的与定平台P连接的复杂支链Ⅰ、简单支链Ⅱ、复杂支链Ⅲ另一端的运动副为转动副或者移动副。