[发明专利]基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人

说明书

本发明涉及一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人，由一个两转一移三自由度并联机构和与之串接的具有两自由度的姿态调整机构组成。两转一移三自由度并联机构包括定平台、上支撑平台、下支撑平台、三个分支组件、动平台组件等部件构成，所述三个分支组件中结构相同的第一、二分支组件处于同一平面内且均穿过上支撑平台，与上支撑平台用转动铰链连接，第三分支组件穿过下支撑平台并与下支撑平台用转动铰链连接；两自由度姿态调整机构包括吸盘、固设在吸盘上的C型构件、以及与C型构件通过转动铰链连接的A型构件。本发明模块化程度高，并且由于第一分支组件和第二分支组件的运动平面共面，使得机构运动学逆解解析表达式利于计算，便于轨迹规划与实时控制。

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人。

背景技术

目前，我国面向航天复合材料复杂曲面的加工主要通过五轴铣镗床和串联机器人实现，所生产产品的定位精度、重复定位精度等指标均难以达到设计要求，而混联机器人结合了串联和并联机器人的优点，与上述设备相比具有很大的优势，是复合材料高精度钻铣工具的重要发展方向。因此，基于两转一移三自由度2R1T并联机构的混联机器人具有很好的发展前景，其中，Tricept、Ecospeed和Exechon等由国外研制出的混联机器人，已经成功用于航空航天和汽车加工等需要加工复杂机构的领域，取得显著的经济效益。但是基于2R1T并联机构的混联机器人种类仍然较少，且仅有的几种机构存在运动副数目较多的问题，结构刚度不易保证。

中国专利文献CN102699899A所公开的一种过约束高刚度多坐标混联机器人，并联机构部分由三个可沿轴向伸长或缩短的主动调节装置和一条从动调节装置组成，其中一条从动调节分支和两条驱动分支位于同一平面内，该并联机构的定平台做成整体式结构；该并联机构可以实现沿定平台平面内的两维转动和垂直于定平台的一个移动，再单独串接一个两自由度的执行器实现五自由度运动。该结构具有两条垂直相交的转轴，但其每条驱动支链存在的被动单自由度运动副数目为5，运动副数目多，结构刚度不易保证。

中国专利文献CN104985596A所公开的一种含多轴转动支架的五自由度混联机器人，同样包含三个可沿轴向伸长或缩短的主动调节装置和一条从动调节装置，其中一条从动调节分支和两条驱动分支位于同一平面内，该并联机构定平台做成可拆分式结构，具有两条转动支架；该并联机构同样可以实现沿定平台平面内的两维转动和垂直于定平台的一个移动，再单独串接一个两自由度的执行器实现五自由度运动。该专利是上一个专利的同构情况，运动副类型、数目完全与之相同。

中国专利文献CN201710858304.5所公开的一种由四自由度混联机构组成的五轴混联机器人，采用一个三自由度并联机构实现沿Z方向的移动以及转轴分别在定平台平面和动平台平面内的两维转动，再加一个沿Y轴平移的独立模块实现五自由度运动。该机构并联部分运动副数较少，但结构刚度有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机构运动副数目少、工作空间大的、少关节过约束的五自由度混联机器人。