印花定位双模式完全解耦并联机构

1.本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种印花定位双模式完全解耦并联机构。


背景技术：

2.增材印花套印时需要对印网进行对位，从而使得不同色彩油墨进行套印，得到精美的图案。在需要多次套印的工艺下，印网定位精度对增材印花的质量具有重要影响。
3.当印网到达指定位置后，进行增材印花，印花压力对印网的定位位置的准确性具有一定影响。一般情况下，印花定位印网设备的刚度高，则印花压力对定位精度的影响低。
4.目前，现有印花定位设备主要通过机器视觉技术，通过调整控制方法来实现印花定位设备的定位精度，一般情况均使用平面并联机构来实现。现有高精度平面定位(x、y轴移动和绕平行与z轴转动)装置的并联机构并非完全解耦的机构构型，控制难度较完全解耦的机构构型高，误差模型和补偿较复杂。目前现有的完全解耦的平面并联机构较为少见。完全解耦的并联机构在运动方程简单，容易对其进行运动控制。
5.然而，完全解耦的并联机构在刚度方面较一般并联机构小。对于增材印花对位设备工作时，需要承受印花的压力，完全解耦的并联机构在印花时的定位精度不稳定。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种印花定位双模式完全解耦并联机构，解决了现有平面运动并联机构运动学不解耦，可控性相对不高，印花定位设备刚度小的问题。
7.本发明所采用的技术方案是，印花定位双模式完全解耦并联机构，包括有定平台和动平台，定平台上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链及第七支链；定平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链、第七支链与动平台连接；
8.第一支链包括有依次连接的第十一移动副p11、第二连杆、第十二转动副r12、第三连杆、第十三移动副p13、“v”形连杆单元、第十四移动副p14、第五连杆及第十五转动副r15，第十一移动副p11还与定平台连接，第十五转动副r15还与定平台连接，“v”形连杆单元还与动平台连接。
9.本发明的特征还在于，
[0010]“v”形连杆单元包括有第四连杆及第十六移动副p16，第四连杆为“v”形连杆，第四连杆的一端与第十三移动副p13连接，第四连杆的另一端通过第十六移动副p16与动平台连接，第四连杆的折点处连接有第十四移动副p14；第十一移动副p11设置移动驱动副。
[0011]
第二支链包括有依次连接的第二十一移动副p21、第六连杆，第二十二转动副r22、第七连杆、折线连杆单元、第九连杆及第二十六转动副r26；第二十一移动副p21还与定平台连接，第二十六转动副r26还与定平台连接，折线连杆单元还与动平台连接；
[0012]
第二十一移动副p21设置移动驱动副。
[0013]
折线连杆单元包括有具有两个转折点的折线形的第八连杆，第八连杆一端的端部
连接有第二十三移动副p23，第八连杆另一端的端部连接有第二十五移动副p25；第二十三移动副p23与第七连杆连接，第二十五移动副p25与动平台连接；第八连杆的任意一个转折点上设置有第二十四移动副p24，第二十四移动副p24与第九连杆连接。
[0014]
第三支链包括有依次连接的第三十一转动副r31、第十连杆，第三十二移动副p32、第十一连杆及第三十三移动副p33；第三十一转动副r31还与定平台连接，第三十三移动副p33还与动平台连接；第三十一转动副r31设置转动驱动副。
[0015]
第四支链包括有依次连接的第四十一球副s41、第十三连杆、第四十二移动副p42、第十四连杆及第四十三球副s43；第四十一球副s41还与定平台连接，第四十三球副s43还与动平台连接；第四十二移动副p42设置移动驱动副。
[0016]
第五支链包括有依次连接的第五十一球副s51、第十五连杆、第五十二移动副p52、第十六连杆及第五十三球副s53；第五十一球副s51还与定平台连接，第五十三球副s53还与动平台连接；第五十二移动副p52设置移动驱动副。
[0017]
第六支链包括有依次连接的第六十一球副s61、第十七连杆、第六十二移动副p62、第十八连杆及第六十三球副s63；第六十一球副s61还与定平台连接，第六十三球副s63还与动平台连接；第六十二移动副p62设置移动驱动副。
[0018]
第七支链包括有依次连接的第七十一球副s71、第十九连杆、第七十二移动副p72、第二十连杆及第七十三球副s73；第七十一球副s71还与定平台连接，第七十三球副s73还与动平台连接；第七十二移动副p72设置移动驱动副。
[0019]
本发明的有益效果是：
[0020]
本发明印花定位双模式完全解耦并联机构，解决了印花定位装备精度控制相对不高，弱化了印花时印花压力对印网定位精度的影响。本发明的并联机构具有定位高精度、印花高刚度、动态性能好的特点。本发明的并联机构在定位时，通过粗略定位高动态性能、精定位高精度、印花时高刚度，通过并联机构结构构型和驱动设置，保证印花整个工艺的高精度。
附图说明
[0021]
图1是本发明的一种印花定位双模式完全解耦并联机构示意图；
[0022]
图中，1.动平台，2.第二连杆，3.动平台，4.第四连杆，5.第五连杆，6.第六连杆，7.第七连杆，8.第八连杆，9.第九连杆，10.第十连杆，11.第十一连杆，12.动平台，13.第十三连杆，14.第十四连杆，15.第十五连杆，16.第十六连杆，17.第十七连杆，18.第十八连杆，19.第十九连杆，20.第二十连杆。
具体实施方式
[0023]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0024]
本发明提供一种印花定位双模式完全解耦并联机构，如图1所示，包括有定平台1和动平台12，定平台1上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链及第七支链；定平台1分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链、第七支链与动平台12连接；
[0025]
第一支链包括有依次连接的第十一移动副p11、第二连杆2、第十二转动副r12、第
三连杆3、第十三移动副p13、“v”形连杆单元、第十四移动副p14、第五连杆5及第十五转动副r15，第十一移动副p11还与定平台1连接，第十五转动副r15还与定平台1连接，“v”形连杆单元还与动平台12连接。
[0026]“v”形连杆单元包括有第四连杆4及第十六移动副p16，第四连杆4为“v”形连杆，第四连杆4的一端与第十三移动副p13连接，第四连杆4的另一端通过第十六移动副p16与动平台12连接，第四连杆4的折点处连接有第十四移动副p14；第十一移动副p11设置移动驱动副。
[0027]
第十一移动副p11平行于z轴方向，第十二转动轴r12轴线平行于z轴，过点o。第十三移动副p13移动方向与z轴正向夹角为45
°
，第十三移动副p13移动方向与第十四移动副p14移动方向夹角为45
°
，第十四移动副p14平行于y轴方向。第十五转动副r15轴线平行于z轴，过点o。移动副p16移动方向平行于x轴。
[0028]
第二支链包括有依次连接的第二十一移动副p21、第六连杆6，第二十二转动副r22、第七连杆7、折线连杆单元、第九连杆9及第二十六转动副r26；第二十一移动副p21还与定平台1连接，第二十六转动副r26还与定平台1连接，折线连杆单元还与动平台12连接；
[0029]
第二十一移动副p21设置移动驱动副。
[0030]
折线连杆单元包括有具有两个转折点的折线形的第八连杆8，第八连杆8一端的端部连接有第二十三移动副p23，第八连杆8另一端的端部连接有第二十五移动副p25；第二十三移动副p23与第七连杆7连接，第二十五移动副p25与动平台12连接；第八连杆8的任意一个转折点上设置有第二十四移动副p24，第二十四移动副p24与第九连杆9连接。
[0031]
第二十一移动副p21平行于z轴，第二十二转动副r22轴线平行于z轴，过点o。第二十三移动副p23的移动方向，与z轴夹角为45
°
。第二十三移动副p23的移动方向，与第二十四移动副p24移动方向夹角为45
°
。第二十四移动副p24移动方向平行于x轴。第二十五移动副p25移动方向平行于y轴。第二十六转动副r26轴线平行于z轴，过点o。
[0032]
第三支链包括有依次连接的第三十一转动副r31、第十连杆10，第三十二移动副p32、第十一连杆11及第三十三移动副p33；第三十一转动副r31还与定平台1连接，第三十三移动副p33还与动平台12连接；第三十一转动副r31设置转动驱动副。
[0033]
第三十一转动副轴线平行于z轴，过点o。第三十二移动副p32方向平行于x轴，第三十三移动副p33平行于y轴。
[0034]
第四支链包括有依次连接的第四十一球副s41、第十三连杆13、第四十二移动副p42、第十四连杆14及第四十三球副s43；第四十一球副s41还与定平台1连接，第四十三球副s43还与动平台12连接；第四十二移动副p42设置移动驱动副。
[0035]
第四十二移动副p42方向，平行于第四十一球副s41球心与第四十三球副s43球心的连线。
[0036]
第五支链包括有依次连接的第五十一球副s51、第十五连杆15、第五十二移动副p52、第十六连杆16及第五十三球副s53；第五十一球副s51还与定平台1连接，第五十三球副s53还与动平台12连接；第五十二移动副p52设置移动驱动副。
[0037]
第五十二移动副p52方向，平行于第五十一球副s51球心与第五十三球副s53球心的连线。
[0038]
第六支链包括有依次连接的第六十一球副s61、第十七连杆17、第六十二移动副
p62、第十八连杆18及第六十三球副s63；第六十一球副s61还与定平台1连接，第六十三球副s63还与动平台12连接；第六十二移动副p62设置移动驱动副。
[0039]
第六十二移动副p62方向，平行于第六十一球副s61球心与第六十三球副s63球心的连线。
[0040]
第七支链包括有依次连接的第七十一球副s71、第十九连杆19、第七十二移动副p72、第二十连杆20及第七十三球副s73；第七十一球副s71还与定平台1连接，第七十三球副s73还与动平台12连接；第七十二移动副p72设置移动驱动副。
[0041]
第七十二移动副p72方向，平行于第七十一球副s71球心与第七十三球副s73球心的连线。
[0042]
第三支链末端连接动平台12几何中心点o。
[0043]
第一支链末端连接动平台12点a1。
[0044]
第二支链末端连接动平台12点a2。
[0045]
点a1与点a2关于点o对称。
[0046]
本发明印花定位双模式完全解耦并联机构，印花对位分为三个阶段：
[0047]
第一阶段，控制第四十二移动副p42、第五十二移动副p52、第六十二移动副p62、第七十二移动副p72，使得动平台12几何中心点o快速到达目标位姿附近。
[0048]
第二阶段，控制第十一移动副p11、第二十一移动副p21、第三十一转动副r31，使得动平台12几何中心点o到达精确目标位姿。
[0049]
第三阶段，锁定第四十二移动副p42、第五十二移动副p52、第六十二移动副p62、第七十二移动副p72、第十一移动副p11、第二十一移动副p21、第三十一转动副r31，保持动平台12的精确位姿，进行印花。
[0050]
在第二阶段精确对位时，第十一移动副p11控制动平台12沿y方向的移动，第二十一移动副p21控制动平台12沿x方向的移动，第三十一转动副r31控制动平台12绕平行于z轴的轴线的转动，此时印花定位双模式完全解耦并联机构具有完全解耦的运动特性，便于控制。
[0051]
该印花定位双模式完全解耦并联机构另外一个特征是，动平台12始终绕平行于第十二转动副r12、第二十二转动副r22、第三十一转动副r31的轴线转动，转动轴线是固定的，该特征与能实现平面运动(x、y轴移动和绕平行与z轴转动)的串联结构的机器人相似，具有提升设备转动姿态精度的效果。