一种多运动平台并联机器人构建方法及其并联机器人

摘要

本发明提供一种多运动平台并联机器人构建方法及其并联机器人，主要包括一个基本并联机构和一个或一个以上分支并联机构，其特征是：基本并联机构包括基本基础平台、基本动平台和主支链，分支并联机构包括分支基础平台、分支动平台和分支支链；基本并联机构与分支并联机构通过多输出运动副连接起来，二者共用一套主动副和驱动及控制装置，基本基础平台与分支基础平台对称、主支链与分支支链对称，多输出运动副的输出端对称，基本动平台与分支动平台对称；基本并联机构与分支并联机构对称。本发明可用于各种工业机器人、三维仿形、缩放机器人和步行机器人。具有结构简单，易于标准化，生产效率高等优点。

主权项

一种多运动平台并联机器人构建方法，其特征在于：该并联机器人由一个基本并联机构和N1（N1≥1）个分支并联机构组成，每个并联机构都具有N2（2≤N2≤6）个相同的自由度和相同的自由度性质；所述的基本并联机构，包括基本基础平台、基本动平台以及连接基本基础平台与基本动平台的N2个（2≤N2≤6）个主支链，主支链都由两个或两个以上的广义运动副串联组成；所述的分支并联机构，包括分支基础平台、分支动平台以及连接分支基础平台与分支动平台的N2个（2≤N2≤6）个分支支链；其构建方法包括以下步骤：1）构建基本并联机构：基本并联机构符合下列五个条件：（a）、基本基础平台是平面基础平台；（b）、每一个主支链上的第一个广义运动副是主动副；每一个主支链上只有一个主动副；主支链的第一个运动副的输入端是转动副或移动副；（c）、第一个广义运动副输入端轴线或者与基础平台平面平行或重合，或者与基础平台平面垂直；或者两种或三种情况都存在；（d）、其主支链的前两个或前三个广义运动副中，至少有一个广义运动副是可扩展输出运动副；（e）基本运动平台位于基本基础平台平面的一侧或与基本基础平台平面共面；在主支链上，可扩展输出运动副与基本运动平台之间的部分称为下游主支链；2）、构建分支并联机构，有如下三个步骤： a)选择并构建多输出运动副及构建分支基础平台：在基本并联机构的每一个主支链上，选择一个可扩展运动副，这个可扩展运动副又称为分界运动副；在这个可扩展运动副上，增加一个输出端，这个输出端称为副输出端，原来的输出端称为主输出端；共增加N1个副输出端，副输出端的功能与主输出端的功能是相同的，结构是对称的；对称包括恒同对称，平移对称，旋转对称，反射对称和滑动反射对称，对称还包括跨尺度对称；该可扩展运动副变为比原来的广义运动副多一个输出端的多输出运动副；在分支支链上，分界广义运动副与分支运动平台之间的部分称为下游分支支链；下游分支支链也称为副分支支链；分支支链的下端点是分支支链与分支基础平台的铰支点；N2个分支支链的铰支点构成分支基础平台；分支基础平台与基本基础平台形状相同、相似或基本相同，分支基础平台与基本基础平台是对称的，对称包括恒同对称，平移对称，旋转对称，反射对称和滑动反射对称，对称还包括跨尺度对称；b)构建副分支支链：在每一个新增加的副输出端上连接一个副分支支链或副分支杆件（以下把副分支支链或副分支杆件统一简称为副分支支链）；这个副分支支链与主支链上的下游主支链是相同或基本相同的；这些副分支支链形成一组N2个副分支支链；副分支支链与下游主支链是对称的，对称包括平移对称、旋转对称、反射对称、滑动反射对称和跨尺度对称；c)连接分支动平台：在这一组副分支支链的末端连接一个分支动平台，分支动平台与基本动平台形状相同、相似或基本相同，分支动平台与基本动平台对称；形成一个与基本并联机构对称的分支并联机构；分支动平台与基本动平台的对称包括平移对称、旋转对称、反射对称、滑动反射对称和跨尺度对称；基本并联机构与分支并联机构的对称也包括平移对称、旋转对称、反射对称、滑动反射对称和跨尺度对称；3）重复（2）步骤中的a)、b)、c)步骤，得到又一个新的对称分支动平台、又一个新的对称分支并联机构，重复N1‑1次，得到N1个新的对称分支动平台和N1个新的对称分支并联机构。