[发明专利]一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法

说明书

本发明公开一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法，涉及机器人机构领域，包括定平台、动平台、多个运动支链和若干个冗余支链，运动支链的两端分别与定平台和动平台连接，运动支链上设置有制动器，冗余支链的两端分别与定平台和动平台连接，冗余支链上设置有驱动部件。冗余支链设置为n个，控制时使得随动的运动支链数目为n，利用n个冗余支链的控制，使随动的n个运动支链运动到预期的位姿，通过多次调整，使所有的运动支链运动到预期的位姿，即可以实现并联机构预期所有自由度输出的控制。本发明提供的少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法减少了驱动部件，降低了成本，降低了控制难度，承载能力大。

技术领域

本发明涉及机器人机构领域，特别是涉及一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法。

背景技术

并联机构具有结构紧凑、承载能力大、精度高、回程误差小等优点，广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域。在重载场合需要增加冗余支链以提高机构的承载能力，提出了冗余驱动并联机构，如专利CN201610494181.7所公开的五自由度冗余驱动并联抛光机器人，包括定平台及动平台，六个RUS驱动分支及一个约束分支，该机构利用冗余并联结构提高整体机构刚度、避免奇异位置、有效增加工作空间，达到提高加工表面质量的效果；专利CN201610289804.7所公开的一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，该机构可以执行空间两转动一移动的三自由度运动，具有加工精度高、刚度高、伴随运动简单等优点；专利CN201710914676.5所公开的一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构，包括基座、第一至第四支链组件，该机构可以执行空间两移动一转动的三自由度运动，减少了机构的奇异位形并改善了机构的力传递性能。但这类机构驱动器数目大于自由度数目，其协调控制难度较大，不易实现工程化应用。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种少驱动多自由度输出冗余并联机构及控制方法，减少了驱动部件，降低了成本，降低了控制难度，承载能力大。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种少驱动多自由度输出冗余并联机构，包括定平台、动平台、多个运动支链和若干个冗余支链，所述运动支链的两端分别与所述定平台和所述动平台连接，所述运动支链上设置有制动器，所述冗余支链的两端分别与所述定平台和所述动平台连接，所述冗余支链上设置有驱动部件。

优选地，所述冗余支链包括由上至下依次连接的第一连接件、第一上连杆、第二连接件、第一下连杆和第三连接件，所述第一上连杆的上端通过所述第一连接件与所述动平台连接，所述第一下连杆的下端通过所述第三连接件与所述定平台连接。

优选地，所述运动支链包括由上至下依次连接的第四连接件、第二上连杆、第五连接件、第二下连杆和第六连接件，所述第二上连杆的上端通过所述第四连接件与所述动平台连接，所述第二下连杆的下端通过所述第六连接件与所述定平台连接。

优选地，所述第一连接件和所述第三连接件均为球副，所述第二连接件为移动副，所述驱动部件安装于所述第二连接件上，所述驱动部件为直线驱动单元。

优选地，所述第四连接件和所述第六连接件均为球副，所述第五连接件为移动副，所述制动器安装于所述第五连接件上。

优选地，所述第四连接件为球副，所述第五连接件为移动副，所述第六连接件为转动副，所述制动器安装于所述第五连接件上。

优选地，还包括约束支链，所述约束支链下端与所述定平台的中心固定连接，所述约束支链的上端通过虎克铰与所述动平台的中心连接；所述第一连接件和所述第四连接件均为球副，所述第二连接件和所述第五连接件均为虎克铰，所述第三连接件和所述第六连接件均为转动副，所述驱动部件安装于所述第三连接件上，所述驱动部件为旋转驱动单元，所述制动器安装于所述第六连接件上。