一种四自由度全解耦并联机器人机构

摘要

本发明涉及一种四自由度全解耦并联机器人机构，包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的第一、第二分支运动链，动平台采用台面板，第一分支运动链为混合链，第二分支运动链为单开链；第一分支运动链包括一个闭回路结构、第十一传动臂和设在第十一传动臂上的第十三转动副，闭回路结构由第一、第二和第三子分支运动链组成；本发明动平台可实现二维移动二维转动输出，且非期望输出运动为常数；机构速度雅可比矩阵为4×4对角阵，故所述机构动平台的输出速度与主动关节的输入速度之间存在一一对应控制关系，即动平台的一个运动输出只需一个驱动器控制，大大地减少了各分支运动链之间的相互影响，解决了现有的并联机器人机构的运动学解耦性差的问题。

主权项

一种四自由度全解耦并联机器人机构，其特征在于：包括定平台、动平台以及连接定平台和动平台的第一分支运动链和第二分支运动链，动平台采用台面板，第一分支运动链为混合链，第二分支运动链为单开链；第一分支运动链包括一个闭回路结构、第十一传动臂和设在第十一传动臂上的第十三转动副，闭回路结构由第一子分支运动链、第二子分支运动链和第三子分支运动链组成，第一子分支运动链从定平台至第十一传动臂依次串联有第一移动副、第二移动副及第三转动副，第一移动副与第二移动副之间通过第二传动臂连接，第二移动副与第三转动副之间通过第三传动臂连接，第一移动副的轴线、第二移动副的轴线及第三转动副的轴线两两相互垂直，它们分别与xyz坐标系的X轴、Y轴和Z轴对应平行，其中第一移动副为主动副；闭回路结构的第二子分支运动链包括从定平台至第十一传动臂依次串联的第四移动副、第五转动副、第六转动副、第七转动副及第八转动副，第四移动副与第五转动副之间通过第四传动臂连接，第五转动副与第六转动副之间通过第五传动臂连接，第六转动副与第七转动副之间通过第六传动臂连接，第七转动副与第八转动副之间通过第七传动臂连接，其中第四移动副的轴线、第五转动副的轴线、第六转动副的轴线以及第七转动副的轴线均相互平行且与第八转动副的转动轴线垂直，第一移动副的轴线与xyz坐标系中的X轴平行，第四移动副与xyz坐标系中的Y轴平行，第八转动副的轴线与第三转动副的轴线共线，其中第四移动副为主动副；闭回路结构的第三子分支运动链包括从定平台至闭回路结构第十一传动臂依次串联的第九转动副、第十虎克铰、第十一移动副及第十二虎克铰，第九转动副与第十虎克铰之间通过第八传动臂连接，第十虎克铰与第十一移动副之间通过第九传动臂连接，第十一移动副与第十二虎克铰之间通过第十传动臂连接，其中第十虎克铰中与第八传动臂连接的转动轴与第九转动副的轴线垂直，二者中第九转动副的轴线与xyz坐标系的Z轴平行，第十二虎克铰中与第十传动臂连接的转动轴和第十虎克铰中与第九传动臂连接的转动轴互相平行，第十虎克铰中与第八传动臂连接的转动轴和第十二虎克铰中与第十一传动臂连接的转动轴互相平行，其中第九转动副为主动副； 第一子分支运动链的第三转动副、第二子分支运动链的第八转动副以及第三子分支运动链的第十二虎克铰均通过第十一传动臂与第十三转动副连接；第三转动副与第八转动副的轴线共线且与第十三转动副的轴线垂直；第十三转动副与动平台相连；第二分支运动链包括从所述定平台至动平台依次串联的第十四移动副、第十五转动副、第十六转动副、第十七转动副和第十八转动副，第十四移动副与第十五转动副之间通过第十二传动臂连接，第十五转动副与第十六转动副之间通过第十三传动臂连接，第十六转动副与第十七转动副之间通过第十四传动臂连接，第十七转动副与第十八转动副之间通过第十五传动臂连接，第十四移动副、第十五转动副、第十六转动副及第十七转动副的轴线均与xyz坐标系的Z轴平行，第十八转动副的轴线与第十三转动副的轴线互相平行，其中第十四移动副为主动副。