一種可重構球面并聯機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于球面并聯機器人的技術領域，具體涉及一種可重構球面并聯機器人。
【背景技術】
[0002]球面并聯機器人作為一種特殊的并聯機器人，其特點是所有轉動副軸線匯交于球心，末端執(zhí)行器可實現繞球心的自由轉動，可作為衛(wèi)星天線的方位跟蹤系統，仿生機器人的腕關節(jié)、肩關節(jié)、腰關節(jié)，球面雕刻機以及各類航空器的地面自動跟蹤設備的結構方案，具有重要的應用價值和前景。
[0003]由于機器人的應用范圍越來越廣，而每種構型僅能適應一定范圍。因此機器人的柔性不能滿足市場日益變化的需求，解決辦法就是開發(fā)新的可重構機器人。這種可重構機器人能夠自動改變構型來適應環(huán)境和任務的改變。可重構機器人在適應性、可重復使用性、緊湊性和處理緊急事物方面均有優(yōu)勢。可重構機器人的研究已成為機器人學一個新的研究方向，也是新的研究熱點。
大多數球面并聯機器人主要組成部分的結構都很類似，主要的區(qū)別在于驅動支鏈上的運動副類型以及運動副的結構位置，所以，將不同構型的球面并聯機構的組件進行多功能化，同一組件上可實現多種運動副之間的相互轉換，通過運動副之間的相互轉換來實現不同構型之間轉換，完成多種構型的集成，降低加工成本，結構緊湊。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的設計一種可重構球面并聯機器人，在不進行拆解的前提下實現多種構型之間的相互轉換，可根據具體的應用場合以及不同的功能要求進行快速重構，避免了對原有構型的拆除和新構型的重新裝配，從而節(jié)省了大量的時間。
[0005]本發(fā)明采用如下的技術方案實現的:
一種可重構球面并聯機器人，包括:動平臺、驅動支鏈以及定平臺，其特征所述的動平臺包括三條結構相同的滑動軌道I，所述驅動支鏈包括組合式滑塊、弧形桿件、電機、電機支架以及運動副，弧形桿件上有滑動軌道Π;所述動平臺和定平臺由三條結構相同的驅動支鏈進行連接，動平臺的滑動軌道I與弧形桿件的滑動軌道Π通過組合式滑塊連接，可實現組合式滑塊在動平臺的滑動軌道I與弧形桿件的滑動軌道Π上的滑動，定平臺與電機支架固定連接。
[0006]三條驅動支鏈可形成RPRP型或RPR型或RRP型或PRR型或RPP型運動支鏈，三條驅動支鏈的運動副組成類型既可以完全相同也可進行交叉組合，實現多種構型之間的相互轉換。
[0007]所述的組合式滑塊包括滑塊1、滑塊Π，所述的驅動支鏈上的運動副最多有四個，一個是連接于電機和弧形桿件之間的轉動副R，一個是連接于弧形桿件和滑塊Π之間的移動副P，一個是連接于滑塊I和滑塊Π之間的轉動副R，另一個是連接于滑塊I和動平臺I上的滑動軌道I之間的移動副P，而且每個運動副都可實現自鎖，鎖定形成運動副的兩個構件之間的相對運動，連接于電機和弧形桿件之間的轉動副R和連接于弧形桿件和滑塊Π之間的移動副P是被驅動的，Ρ代表移動副，R代表轉動副。
[0008]連接于弧形桿件和滑塊Π之間的移動副P和連接于滑塊I和滑動軌道I之間的移動副P可通過內六角無頭螺絲進行鎖緊，使得滑塊被固定在滑動軌道的預定位置;連接于電機和弧形桿件之間的轉動副R可通過對電機的控制進行鎖緊，使得弧形桿件可以被定位在預定的位置。驅動支鏈可通過選擇運動副的鎖緊位置對支鏈的有效尺寸進行改變，實現了同一種構型的尺寸規(guī)格的重構。
[0009]優(yōu)選的，組合式滑塊還包括圓頭十字螺絲、套筒，螺母，其中所述滑塊I和滑塊Π與套筒進行配合，使得滑塊I和滑塊Π可繞套筒的軸線進行旋轉，螺母和圓頭十字螺絲對滑塊I和滑塊Π以及套筒在沿套筒的軸向進行固定;滑塊I和滑塊Π截面為T形，分別嵌入具有T形截面的動平臺的滑動軌道I和弧形桿件的滑動軌道Π中，分別組成移動副；滑塊I和滑塊Π在垂直于套筒軸線方向分別開有定位孔，動平臺的滑動軌道I和弧形桿件的滑動軌道Π上開有若干可與定位孔左右對應的鎖緊孔，定位孔和鎖緊孔通過內六角無頭螺絲連接。
[0010]本發(fā)明的特點和有益效果:
1.本發(fā)明的機器人通過運動副的自鎖實現了六自由度球面并聯機構與三自由度球面并聯機構之間的相互轉換，通過運動副之間的切換實現了多種三自由度球面并聯機構之間的相互轉換，通過改變運動副的鎖緊位置實現了每種構型的尺寸重構。
[0011 ] 2.該構型可重構的球面并聯機器人具有以下優(yōu)點:
(1)機構簡單、結構緊湊；
(2)實現了六自由度球面并聯機構與三自由度球面并聯機構之間的相互轉換；
(3)實現了多種相同驅動支鏈三自由度球面并聯機構之間的相互轉換；
(4)實現了球面并聯機構的不同驅動支鏈的混聯構型。
[0012](5)實現了球面并聯機器人中每種構型的尺寸規(guī)格的重構。
[0013]這些優(yōu)點使得該可重構的球面并聯機器人的靈活性、柔性更好，對工作環(huán)境具有較強的適應性。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種可重構球面并聯機器人的結構示意圖；
圖2為驅動支鏈的結構示意圖；
圖3為組合式滑塊的整體結構示意圖；
圖4為組合式滑塊的內部結構示意圖；
圖5為移動副P的鎖緊原理結構示意圖；
圖中標號:1-動平臺，1.1-滑動軌道I，2-組合式滑塊I，2.1-圓頭十字螺絲，2.2-滑塊I，2.3-滑塊11，2.4-定位孔，2.5-套筒，2.6-螺母，3-弧形桿件，3.1-滑動軌道Π，4_驅動電機，5-電機支架，5.1-電機定位孔，6-定平臺，7-內六角無頭螺絲，8-螺紋孔。
【具體實施方式】
[0015]結合附圖1-5對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。
[0016]—種可重構球面并聯機器人，包括:動平臺1、驅動支鏈、定平臺6等。所述驅動支鏈包括:組合式滑塊2、弧形桿件3、電機4、電機支架5;所述動平臺I和定平臺6由三條結構相同的驅動支鏈進行連接，動平臺I的滑動軌道1.1與驅動支鏈的弧形桿件3通過組合式滑塊2連接，可實現組合式滑塊2在動平臺的滑動軌道11.1與弧形桿件3的滑動軌道Π 3.1上的滑動，定平臺I與電機支架5通過定位孔5.1固定連接。
[0017]三條驅動支鏈可形成RPRP型或RPR型或RRP型或PRR型或RPP型運動支鏈，三條驅動支鏈的運動副組成類型既可以完全相同也可進行交叉組合，實現多種構型之間的相互轉換，通過選擇運動副的鎖緊位置對支鏈的有效尺寸進行改變，實現了同一種構型的尺寸重構。
[0018]每條驅動支鏈包括:組合式滑塊2、弧形桿件3、電機4、電機支架5以及配合形成的運動副；組合式滑塊2包括滑塊12.2、滑塊Π 2.3;所述運動副最多有四個，一個是連接于電機4和弧形桿件3之間的轉動副R，一個是連接于弧形桿件3和滑塊Π 2.3之間的移動副P，一個是連接于組合式滑塊2中的滑塊12.2和滑塊Π 2.3之間的轉動副R，另一個是連接于滑塊I
2.2和動平臺I上的滑動軌道I1.1之間的移動副P，而且每個運動副都可實現自鎖，鎖定形成運動副的兩個構件之間的相對運動，其中，連接于電機4和弧形桿件3之間的轉動副R和連接于弧形桿件3和滑塊Π 2.3之間的移動副P是被驅動的。
[0019]所述運動副中，連接于弧形桿件3和組合式滑塊2中的滑塊Π2.3之間的移動副P和連接于組合式滑塊2中的滑塊12.2和動平臺I上的滑動軌道I1.1之間的移動副P可通過內六角無頭螺絲7與