冗余驅(qū)動型三平動微操作機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種冗余驅(qū)動型三平動微操作機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)微動機(jī)器人具有無摩擦、無間隙、響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于染色體切割、芯片制造、微機(jī)電產(chǎn)品的加工、裝配等細(xì)微操作領(lǐng)域。
[0003]少自由度并聯(lián)微操作機(jī)器人以其自身的特點(diǎn)和應(yīng)用潛力吸引了國內(nèi)外大批學(xué)者進(jìn)行研究。Ellis提出用并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)作為微動操作機(jī)械手，并應(yīng)用于生物技術(shù)和顯微外科；Kall1研制了三自由度微操作并聯(lián)機(jī)器人；Hara和Henimi研究了平面三自由度和六自由度微動機(jī)器人；Magnani和Pernette研究了轉(zhuǎn)動副、移動副、虎克鉸和球鉸的柔性鉸鏈形式；Lee對實(shí)現(xiàn)一個(gè)移動兩個(gè)轉(zhuǎn)動的三自由度并聯(lián)微動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究；HUdgenS和Tesar研究了六自由度并聯(lián)微操作器，用于精密的誤差補(bǔ)償和精密力控制。目前在國內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)先后研制了 6-PSS和6-SPS六自由度并聯(lián)Stewart微動機(jī)器人；河北工業(yè)大學(xué)研制了正交解耦結(jié)構(gòu)的6-PSS型微操作平臺；北京航空航天大學(xué)研制了兩級解耦的六自由度串并聯(lián)微操作機(jī)器人和三自由度并聯(lián)Delta機(jī)構(gòu)的微操作機(jī)器人；天津大學(xué)的田延嶺等人研制了一種大行程兩平動一轉(zhuǎn)動精密定位平臺，由基座和設(shè)置在其內(nèi)部的動平臺組成，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，輸出位移較大，軸向剛度高等特點(diǎn)，可作為納米微操作系統(tǒng)的輔助定位平臺，具有微量進(jìn)給和精密定位功能。
[0004]上述研究成果中涉及到不同類型的微操作并聯(lián)機(jī)器人，但是在一些硬質(zhì)合金材料微細(xì)加工等特殊場合，對微操作機(jī)器人的剛度和運(yùn)動精度提出了更加苛刻的要求，目前的多數(shù)微操作機(jī)器人還不能完全滿足實(shí)際工程需求，因此有必須要提出具有更高剛度和更高運(yùn)動精度的微操作機(jī)器人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、剛度大，精度高的冗余驅(qū)動型三平動微操作機(jī)器人。其技術(shù)方案為:
一種冗余驅(qū)動型三平動微操作機(jī)器人，包括固定平臺、運(yùn)動平臺和連接于固定平臺與運(yùn)動平臺之間的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，其特征在于:每條支鏈均含有矩形連接塊和環(huán)形彈性副，其中環(huán)形彈性副的側(cè)壁的一端通過彈性轉(zhuǎn)動副與運(yùn)動平臺連接，側(cè)壁的另一端和矩形連接塊的一個(gè)側(cè)面固定連接，且兩連接處位于過環(huán)形彈性副中心線的同一平面上，矩形連接塊的另一個(gè)相鄰側(cè)面通過彈性移動副與固定平臺連接，彈性移動副由固接到固定平臺的微位移驅(qū)動裝置驅(qū)動以實(shí)現(xiàn)微運(yùn)動，且彈性移動副的主移動方向與相應(yīng)環(huán)形彈性副的中心線方向一致，四個(gè)微位移驅(qū)動裝置的中心軸線不在同一平面內(nèi)，且交于同一點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為:(1)通過引入環(huán)形副，簡化了支鏈結(jié)構(gòu)，這種短支鏈的結(jié)構(gòu)形式能夠有效提高微操作機(jī)器人的剛度和運(yùn)動精度；(2)引入冗余驅(qū)動方法，采用四個(gè)驅(qū)動支鏈均布的方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)動平臺的三個(gè)平動自由度的輸出，當(dāng)四條支鏈同步驅(qū)動時(shí)，運(yùn)動平臺能實(shí)現(xiàn)在豎直方向的運(yùn)動，當(dāng)相對兩側(cè)的支鏈反向同步運(yùn)動時(shí)，其余兩條支鏈需要配合運(yùn)動使得運(yùn)動平臺獲得相應(yīng)方向的運(yùn)動，因此該微操作機(jī)器人在豎直方向能夠獲得很大剛度，在另外兩個(gè)自由度方向上，通過四條支鏈的協(xié)調(diào)作用，也能夠有效的提高運(yùn)動精度。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中:1、固定平臺2、運(yùn)動平臺3、彈性轉(zhuǎn)動副4、環(huán)形彈性副5、矩形連接塊6、彈性移動副7、微位移驅(qū)動裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0009]每條支鏈均含有矩形連接塊5和環(huán)形彈性副4，其中環(huán)形彈性副4的側(cè)壁的一端通過彈性轉(zhuǎn)動副3與運(yùn)動平臺2連接，側(cè)壁的另一端和矩形連接塊5的一個(gè)側(cè)面固定連接，且兩連接處位于過環(huán)形彈性副4中心線的同一平面上，矩形連接塊5的另一個(gè)相鄰側(cè)面通過彈性移動副6與固定平臺I連接，彈性移動副6由固接到固定平臺I的微位移驅(qū)動裝置7驅(qū)動以實(shí)現(xiàn)微運(yùn)動，且彈性移動副6的主移動方向與相應(yīng)環(huán)形彈性副4的中心線方向一致，四個(gè)微位移驅(qū)動裝置7的中心軸線不在同一平面內(nèi)，且交于同一點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種冗余驅(qū)動型三平動微操作機(jī)器人，包括固定平臺(I)、運(yùn)動平臺(2)和連接于固定平臺(I)與運(yùn)動平臺(2)之間的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，其特征在于:每條支鏈均含有矩形連接塊(5)和環(huán)形彈性副(4)，其中環(huán)形彈性副(4)的側(cè)壁的一端通過彈性轉(zhuǎn)動副(3)與運(yùn)動平臺(2)連接，側(cè)壁的另一端和矩形連接塊(5)的一個(gè)側(cè)面固定連接，且兩連接處位于過環(huán)形彈性副(4)中心線的同一平面上，矩形連接塊(5)的另一個(gè)相鄰側(cè)面通過彈性移動副(6 )與固定平臺(I)連接，彈性移動副(6 )由固接到固定平臺(I)的微位移驅(qū)動裝置(7 )驅(qū)動以實(shí)現(xiàn)微運(yùn)動，且彈性移動副(6)的主移動方向與相應(yīng)環(huán)形彈性副(4)的中心線方向一致，四個(gè)微位移驅(qū)動裝置(7)的中心軸線不在同一平面內(nèi)，且交于同一點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種冗余驅(qū)動型三平動微操作機(jī)器人，包括固定平臺、運(yùn)動平臺和連接于固定平臺與運(yùn)動平臺之間的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，其特征在于：每條支鏈均含有矩形連接塊和環(huán)形彈性副，其中環(huán)形彈性副的側(cè)壁的一端通過彈性轉(zhuǎn)動副與運(yùn)動平臺連接，側(cè)壁的另一端和矩形連接塊的一個(gè)側(cè)面固定連接，矩形連接塊的另一個(gè)相鄰側(cè)面通過彈性移動副與固定平臺連接，彈性移動副由固接到固定平臺的微位移驅(qū)動裝置驅(qū)動以實(shí)現(xiàn)微運(yùn)動。本發(fā)明的具有環(huán)形副的短支鏈有效提高了機(jī)器人剛度和運(yùn)動精度，同時(shí)采用四個(gè)驅(qū)動支鏈實(shí)現(xiàn)運(yùn)動平臺的三個(gè)平動自由度，保證了豎直方向的大剛度，在另外兩個(gè)自由度方向上，通過四條支鏈的協(xié)調(diào)作用，能夠有效的提高運(yùn)動精度。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105196280
【申請?zhí)枴緾N201510764021
【發(fā)明人】宮金良, 張彥斐, 賈國朋
【申請人】山東理工大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年11月11日