[发明专利]一种（2PRU-PUR）-PP五轴联动混联机器人

说明书

本发明属于机器人技术领域。目的是提出了一种能够加工复杂自由曲面类零件的刚度精度高、灵活性好、加工速度快、工作空间大、运动学相对简单、控制容易的(2PRU‑PUR)‑PP五轴混联机器人。技术方案是：一种(2PRU‑PUR)‑PP五轴联动混联机器人，包括固定框架、带有夹具的工作台以及由固定框架支撑且驱动工作台水平移动的水平移动副；其特征在于：所述固定框架上还可竖直移动地定位一并联机构；所述并联机构包括带有电主轴的动平台、通过竖直移动副可移动地定位在固定框架上的壳状基座以及并联连接在壳状基座与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种能够满足航空航天领域大型结构复杂曲面自由加工的新型(2PRU-PUR)-PP五轴联动混联机器人。

背景技术

传统数控机床的机械结构大多采用串联形式，这种串联结构形式使得其运动输出端容易产生累积误差、整体刚度不高、运动惯量大以及动态响应特性差。相比而言，上世纪90年代出现的基于并联机构的新型机床具有结构紧凑、刚度高、无误差积累、运动部件质量小、易于实现高速运动以及具有较高的动态响应特性等优点，在一定程度上弥补了传统数控机床的不足，迎合了机械加工领域对高速切削的需求，进而得到了广泛关注和研究。然而，并联机床也有其先天的局限性，尤其是六自由度全并联机床，其运动耦合性强、工作空间小、运动学复杂以及数控编程复杂等缺点限制了并联机床的广泛推广应用。随着并联机构的应用以及并联机构学的不断发展进步，少自由度并联机构越来越受到研究者的重视和青睐。相对于全并联六自由度机构而言，少自由度并联机构具有运动学简单、耦合性弱、容易模块化等优点，一些少自由度并联机构已经在工业领域中得到了成功应用。

在机械加工领域，随着现代机械零部件的设计越来越复杂，空间自由曲面类零部件已广泛应用于各个重点关键领域，如航空航天、汽车等。此类应用，对现代加工工艺以及制造加工设备提出了更高的需求，因此，结合了串联机床和并联机床优点的混联机床在工业中取得了相对广泛的应用。混联机器人同时具备串联机构工作空间大且运动灵活以及并联机构刚度大、承载能力强、无累计误差等优势，突破单纯串、并联机构的局限性，更适合应用于空间自由曲面类零部件的高速切削加工，是未来机器人研究发展的一个重要方向。其中由三自由度并联机构和两自由度串联机构所组成的的五轴联动混联机器人具有独特的优势，更是各个重点行业急需的关键制造装备，受到越来越多的关注。

现有的混联机器人发明公布专利(如CN 103240614 B、CN 105666468 B、 CN105690361 B)，机构内部的关节轴大多是虚拟的，不利于实现闭环控制，且机构中铰链数量较多，影响加工精度。因此，提出一种精度高、速度快、刚度大、控制容易的五轴联动混联机器人十分有必要。

发明内容

本发明克服了上述背景技术中的不足，提出了一种能够加工复杂自由曲面类零件的刚度精度高、灵活性好、加工速度快、工作空间大、运动学相对简单、控制容易的(2PRU-PUR)-PP五轴混联机器人。

本发明提供的技术方案是：

一种(2PRU-PUR)-PP五轴联动混联机器人，包括固定框架、带有夹具的工作台以及由固定框架支撑且驱动工作台水平移动的水平移动副；其特征在于：所述固定框架上还可竖直移动地定位一并联机构；所述并联机构包括带有电主轴的动平台、通过竖直移动副可移动地定位在固定框架上的壳状基座以及并联连接在壳状基座与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链；

所述的第一支链和第二支链结构相同且均包括依次连接于壳状基座与动平台之间的移动副、转动副以及虎克铰；每个支链中，转动副的转动轴线与移动副的轴线垂直，虎克铰的第一转动轴线与转动副的转动轴线平行；所述的第一支链和第二支链中，两个虎克铰的第一转动轴线共轴，两个转动副的转动轴线相互平行；

所述的第三支链依次包括连接于安装基座与动平台的第三移动副、第三虎克铰以及第三转动副；所述第三转动副的转动轴线与第三虎克铰的其中一条转动轴线平行。