专利名称：一种三自由度解耦混联机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三自由度数控混联运动操作装备，具体地说是为数控切削加工、 各种产业操作提供一种新型高效的数控装置。
背景技术：
工业上往往需要各种结构简单、制造成本低的平面型数控操作，例如金属切削加 工、焊接、非金属材料切割、测量、喷涂、雕刻等作业，已有的串联机器人操作手结构复杂、 刚性差、动态响应性能差，而一般的少自由度并联结构操作手，如各种二自由度平面操作手 (如专利申请文献200420083801. 0200710177514. 4等)、三自由度并联操作手(如 3-RPS、三平移Delta机构等)，工作空间小；申请人发明的二种平面二自由度滑块驱动型并 联机构(专利文献200910181312. 6200910181313.0)具有大范围作业的优点，但需 要调节杆长才能实现大工作空间。混联机构兼有并联机构刚度好、定位精确以及串联机构 工作空间大等主要优点，专利文献03105161. 8提供了一种四自由度混联操作手，但其运 动学正解为数值解且工作空间小。本发明提供一种具有运动学正逆解析解且控制解耦性 好、易实现大工作空间的三自由度数控并联运动操作装备，其结构简单、操作容易、制造成 本低。
发明内容
本发明的二个三自由度混联操作手，其技术方案是一种三自由度解耦混 联机器人，包括机架(0)、悬挂架(1)、安装臂⑵及二自由度平面并联机构操作手 (P3-R5-R6-R7-P4),安装臂⑵以转动副一(R1)连接固定在机架(0)的悬挂架(1)，在安装臂 (2)上又安装一个二自由度平面并联机构操作手，它的二个驱动源可以均为移动副或转动 副，也可以是一个移动副、一个转动副，且其运动平面垂直于转动副一(R1)的轴线。该三自 由度混联操作手的最大特点是具有整圆环形的工作空间，从而工作空间大。另一种三自由度解耦混联机器人，包括机架(0)、导轨(1)、安装臂(2)及二自由度 平面并联机构操作手(P3-I-I^6-R7-P4),安装臂(2)以移动副一(P1)与固定在机架(0)的导 轨(1)连接，在安装臂(2)上又安装一个二自由度平面并联机构操作手，它的二个驱动源可 以均为移动副或转动副，也可以是一个移动副、一个转动副，且其运动平面与移动副一(P1) 的轴线垂直。该三自由度混联操作手的最大特点是具有长方体形的工作空间，其长度取决 于导轨(1)的长度，可以很长，从而具有大工作空间。该二种三自由度混联操作手的优点是均具有运动学正逆解析解且控制解耦性 好、易实现大工作空间，且制造容易、结构和操作简便，能实现三自由度数控加工与产业操 作。
附图1为本发明实施例第一种结构的示意图。
附图2为本发明实施例第二种结构的示意图。
具体实施例方式附图1为本发明实施例第一种结构的示意图。一种三自由度解耦混联机器人，包 括机架0、悬挂架1、安装臂2及二自由度平面并联机构操作手P3-R5-R6-R7-P4,安装臂2以转 动副一 R1连接固定在机架0的悬挂架1，在安装臂2上又安装一个二自由度平面并联机构 操作手，即组成平面并联机构操作手的构件一 3、构件二 4、构件三5、构件四6分别以转动 副二 &、转动副三&、转动副四R7连接后，构件一 3、构件四6又分别以移动副一 P3、移动副 二 P4与安装臂2连接，该二自由度平面并联机构操作手的运动平面与转动副一 R1的轴线垂 直。该三自由度解耦混联机器人的驱动源是转动副一 R1以及移动副一 P3、移动副二 P4。附图2为本发明实施例第二种结构的示意图。一种三自由度全解耦混联机器人， 包括机架0、导轨1、安装臂2及二自由度平面并联机构操作手P3-R5-R6-R7-P4,安装臂2以移 动副一 P1与固定在机架0的导轨1连接，在安装臂2上又安装一个二自由度平面并联机构 操作手，即组成平面并联机构操作手的构件一 3、构件二4、构件三5、构件四6分别以转动副 一 &、转动副二 &、转动副三R7连接后，构件一 3、构件四6又分别以移动副二 P3、移动副三 P4与安装臂2连接，且该二自由度平面并联机构操作手的运动平面与移动副一 P1的轴线垂 直。该三自由度解耦混联机器人的驱动源是移动副一 P1以及移动副二 P3、移动副三P4。在上述二个实施例中，作为驱动源的转动副可以是任何伺服旋转马达，而驱动源 的移动副可以是作直线运动的滚珠丝杠、同步带、齿轮齿条、直线电机或数字式液气压推杆 等直线运动装置；进一步，在上述二个实施例的构件二 4上的一点P处安装的操作器，可以 是切削铣刀、钻头、割刀、刻刀，又可以是测量头、喷枪、焊枪等，以完成相应的三自由度加工 或操作。综上可知，这二种三自由度解耦混联机器人，均具有运动学正逆解析解且控制解 耦性、结构简单、制造容易、工作空间大、操作方便，为一种新型高效数控装置。
权利要求
1.一种三自由度解耦混联机器人，包括机架(0)、悬挂架(1)、安装臂( 及二自由度 平面并联机构操作手(P3-R5-R6-R7-P4),其特征是安装臂⑵以转动副一(R1)连接固定在机 架(0)的悬挂架(1)，在安装臂(2)上又安装一个二自由度平面并联机构操作手，它的二个 驱动源可以均为移动副或转动副，也可以是一个移动副、一个转动副，且其运动平面垂直于 转动副一( )的轴线。
2.一种三自由度解耦混联机器人，包括机架(0)、导轨(1)、安装臂( 及二自由度平面 并联机构操作手(P3-R5-R6-R7-P4),其特征是安装臂⑵以移动副一(P1)与固定在机架(0) 的导轨(1)连接，在安装臂(2)上又安装一个二自由度平面并联机构操作手，它的二个驱动 源可以均为移动副或转动副，也可以是一个移动副、一个转动副，且其运动平面与移动副一 (P1)的轴线垂直。
全文摘要
一种三自由度解耦混联机器人，包括机架(0)、悬挂架(1)、安装臂(2)及二自由度平面并联机构操作手(P3-R5-R6-R7-P4)，安装臂(2)以转动副一(R1)连接固定在机架(0)的悬挂架(1)，在安装臂(2)上又安装一个二自由度平面并联机构操作手，它的二个驱动源可以均为移动副或转动副，也可以是一个移动副、一个转动副，且其运动平面垂直于转动副一(R1)的轴线。该三自由度混联操作手具有运动学正逆解析解且控制解耦性好、工作空间大、结构紧凑、运动灵活、制造成本低等优点，能实现空间三自由度的操作或加工。
文档编号B25J9/08GK102085660SQ201110042819
公开日2011年6月8日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者唐玲, 孟庆梅, 朱小蓉, 沈惠平, 王玮, 邓嘉鸣 申请人:常州大学