[发明专利]一种基于运动放大原理的运动执行机构及机器人

说明书

本发明提供了一种基于运动放大原理的运动执行机构及机器人，涉及机构学技术领域，解决了现有多自由度运动机构结构较复杂的技术问题。该基于运动放大原理的运动执行机构包括多个并联的支链，缩短了运动链，减少了装配误差，提高了精度；且每个支链均包括相串联的桥式放大机构和杠杆放大机构，实现了多自由度运动的同时简化了结构，降低了加工难度和成本。微操作机器人采用上述执行机构后，同样简化了结构，降低了加工难度和成本，提高了控制精度。

技术领域

本发明涉及机构学技术领域，尤其是涉及一种基于运动放大原理的运动执行机构及机器人。

背景技术

近年来，对微操作机器人机构的研究已成为机构学领域研究热点之一。微操作机器人系统具有宏主体、微对象的特征，广泛应用于生物医学领域中的细胞与基因操作、精细外科技术、微电子装配、微细加工、光纤对接等领域。微操作机器人系统的核心是微操作机构。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

市面上现有的实现高精度运动的非柔性的多自由度运动机构(刚性机构)存在结构复杂、零件众多和成本较高的问题。而柔性机构相较于传统的刚性机构，具有可以整体化设计和加工、无间隙和摩擦、无磨损、无需润滑和可增大结构刚度等优点，但现有柔性机构同样也存在结构复杂和成本高的问题。如图1所示的一种柔性机构，采用桥式放大实现五自由度运动，结构也较为复杂，加工难度较高。一种六自由机构，上方3-RPS并联机构三支联并联实现2旋转1直线运动，同时还需要与底部3-RRR并联机构串联以实现其他三自由度的运动；串联是运动链的延长，会存在装配误差等情况，降低了运动精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于运动放大原理的运动执行机构及机器人，至少解决现有技术中存在的多自由度运动机构结构较复杂的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种基于运动放大原理的运动执行机构，包括多个并联的支链，且每个所述支链均包括：

桥式放大机构，用于实现平移运动；

杠杆放大机构，用于实现旋转运动，且所述杠杆放大机构与所述桥式放大机构相串联。

可选地，所述支链的数量为三个，三个所述支链相关联，且相互之间呈120°夹角。

可选地，每个所述支链均包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆和第六杆，所述第一杆、第二杆、第三杆和第四杆通过柔性铰链相连构成了所述桥式放大机构；所述第四杆、第五杆和第六杆相连构成了所述杠杆放大机构，且所述第四杆与所述第五杆固定连接，所述第四杆与所述第六杆通过柔性铰链相连。

可选地，所述第五杆与所述第六杆之间设置有压电陶瓷。

可选地，所述桥式放大机构的放大系数K1＝L1/L4，其中L1为所述第一杆的长度，L4为所述第四杆的长度。

可选地，所述杠杆放大机构的放大系数K2与L6/h呈正比，其中L6为所述第六杆的长度，h为所述第四杆与所述第六杆的柔性铰接点至所述压电陶瓷轴心的垂直距离。

可选地，所述桥式放大机构传动连接有驱动装置。

可选地，所述基于运动放大原理的运动执行机构还包括柔性解耦机构，所述杠杆放大机构、所述桥式放大机构以及所述柔性解耦机构相串联。

可选地，所述柔性解耦机构包括轴线相交的虎克铰。

本发明提供的一种机器人，包括操作平台和以上任一所述的基于运动放大原理的运动执行机构。