一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构制造技术

一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构，包括固定机架、三自由度平动机构和差速驱动结构，该差速驱动结构由两个差速连杆、两个虎克铰、两根三维平动连杆和末端执行器构成，两个差速连杆通过移动副连接，一个三自由度平动结构固定连接一根三维平动连杆，一根三维平动连杆上转动安装一个虎克铰，一个虎克铰转动安装一根差速连杆，末端执行器与其中一根差速连杆通过转动副相连，与另一根差速连杆通过螺旋副相连，虎克铰的竖直连接端与三维平动连杆转动连接、水平连接端与差速连杆转动连接。本发明专利技术增加了转动范围能力，无冗余驱动。

A six degree of freedom parallel mechanism based on differential drive structure

Based on a differential drive structure of the six degree of freedom parallel mechanism comprises a fixed frame, three DOF translational mechanism and differential drive structure, the differential drive structure is composed of two differential connecting rod, two Hooke, two translational hinge connecting rod and the end effector of a two differential link through the mobile side with a three DOF structure is fixedly connected with a translational connecting rod, a connecting rod is movably arranged on a three-dimensional translational Hooke hinge, a Hooke hinge installing a differential connecting rod, the end effector and one differential connecting rod through a rotating pair is connected with another root differential the connecting rod through screw connected vertical Hooke hinge end connected with the connecting rod to rotate 3D translational connection, horizontal connection end and differential connection connecting rod. The invention increases the rotation range capacity and has no redundancy drive.

【技术实现步骤摘要】
一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构
本专利技术属于机器人
，具体地说是一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构。
技术介绍
并联机构为动平台和静平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上的自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。和串联机器人相比，并联机器人具有以下优点：累积误差小、精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大。6自由度并联机构是通常指动平台具有3个平动自由度和3个移动自由度的并联机构，可应用于许多适于重载操作任务。与串联机构相比，并联机构具有承载能力强、动态效应好等优点；并且具有更复杂的运动特性，由于动平台的移动和转动受到约束而表现出很多特殊的性质。由于受到奇异位形、支链之间物理干涉等因素的限制，并联机构动平台的转动能力往往都比较小，即使是较为简单的平面并联机构，在理论上能达到的转动范围不超过180°，实际上会更小。部分并联机构通过增加冗余驱动支链来辅助平台跨越奇异位形从而得到更大的转动能力，但冗余驱动会导致过约束从而产生内力，使机构面临复杂的控制问题；还有一部分并联机构则选择在某些支链中增加冗余驱动，但这导致了混合结构的出现，从而改变原有并联机构的载荷传递特性。在自动化生产线上，现有的并联机构方案主要是靠在并联机构的末端增加执行器(抓手或吸盘等)来实现抓取功能，这就要求在并联机构的动平台上增加辅助装置，甚至需要增设电机，直接增加了并联机构运动部件的重量，严重影响并联机构的动态特性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构，增加转动范围能力，无冗余驱动，具有传统串联工业机器人腕关节的转动能力。为了解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构，其特征在于，包括：固定机架；两个三自由度平动结构，该两个三自由度平动结构对称安装在固定机架两侧；差速驱动结构，该差速驱动结构由两根差速连杆、两个虎克铰、两根三维平动连杆和末端执行器构成，两根差速连杆通过移动副连接；一个三自由度平动结构固定连接一根三维平动连杆，一根三维平动连杆上转动安装一个虎克铰，一个虎克铰转动安装一根差速连杆，末端执行器分别与两根差速连杆连接；虎克铰具有水平连接端和竖直连接端，该虎克铰的竖直连接端与三维平动连杆转动连接、水平连接端与差速连杆转动连接。所述两个虎克铰的水平连接端和竖直连接端均朝向相反方向伸出，其中一个虎克铰的竖直连接端竖直向上伸出设置，另外一个虎克铰的竖直连接端竖直向下伸出设置。所述末端执行器与其中一个差速连杆通过转动副相连、与另一个差速连杆通过螺旋副相连，该末端执行器以差速连杆的中心轴线为转动中心进行转动。所述虎克铰的水平连接端和中心轴线与竖直连接端的中心轴线相互垂直。所述两个虎克铰的水平连接端的中心轴线相互平行，两个虎克铰的竖直连接端的中心轴线相互平行。本专利技术结构简单，设计合理，通过差速驱动结构和设置于差速驱动结构两侧的三自由度平动结构，组成六自由度并联机构，增加并联机构的大范围转动能力。机构具有传统串联工业机器人腕关节的转动能力，无冗余驱动，满足实际工程应用的迫切需要，尤其在智能装配、智能制造领域具有广泛的应用前景。附图说明附图1为本专利技术立体结构示意图；附图2为本专利技术差速驱动结构的立体结构示意图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。如附图1和2所示，本专利技术揭示了一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构，包括固定机架3、两个三自由度平动结构2和差速驱动结构1，两个三自由度平动结构2对称安装在固定机架3两侧，通常以固定机架3的中间为基准点将两个三自由度平动结构2对称设置。差速驱动结构1由两根差速连杆6、两个虎克铰5、两根三维平动连杆4和末端执行器7构成，两个差速连杆6通过移动副连接；一个三自由度平动结构2固定连接一根三维平动连杆4，一根三维平动连杆4上转动安装一个虎克铰5，一个虎克铰5转动安装连接一根差速连杆6，末端执行器7与其中一个差速连杆通过转动副相连、与另一个差速连杆通过螺旋副相连，该末端执行器以差速连杆的中心轴线为转动中心进行转动。虎克铰5具有水平连接端51和竖直连接端52，该虎克铰52的竖直连接端52与三维平动连杆4转动连接、水平连接端51与差速连杆6转动连接。从而使得差速驱动结构具有传统串联工业机器人腕关节的转动能力，整个机构没有驱动电机安置于运动部件上。具体地，两个虎克铰5的水平连接端51和竖直连接52端均朝向相反方向伸出，其中一个虎克铰的竖直连接端竖直向上伸出设置，另外一个虎克铰的竖直连接端竖直向下伸出设置。虎克铰的水平连接端的中心轴线与竖直连接端的中心轴线相互垂直。两个虎克铰的水平连接端的中心轴线相互平行，两个虎克铰的竖直连接端的中心轴线相互平行。本专利技术中的三自由度平动结构包括但不限于：任意空间平动串联机构，如三个串联的移动副构成的机构；或者任意空间平动并联机构，如Delta机构、GantryRobot机构、CartesianRobot机构、Orthoglide机构或Tsai’s机构。本专利技术为三平三转的六自由度并联机构，具有三个转动自由度和三个平动自由度。差速驱动结构控制三个转动自由度：两根差速驱动连杆驱动末端执行器绕该差速连杆的轴线转动运动，形成一个转动自由度；虎克铰的水平连接端和竖直连接端各自绕其中心轴线转动，形成两个转动自由度，从而使得差速驱动结构共具有三个转动自由度。三个平动自由度由三维平动连杆的X轴、Y轴和Z轴三个方向的平移运动耦合控制，并由两个三自由度平动结构同步运动控制；机构无冗余驱动和复杂内力，控制简单。通过该六个自由度的控制，使得差速驱动结构具有传统串联工业机器人腕关节的转动能力。需要说明的是，以上所述并非是对本专利技术的限定，在不脱离本专利技术的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构，其特征在于，包括：固定机架；两个三自由度平动结构，该两个三自由度平动结构对称安装在固定机架两侧；差速驱动结构，该差速驱动结构由两根差速连杆、两个虎克铰、两根三维平动连杆和末端执行器构成，两根差速连杆通过移动副连接；一个三自由度平动结构固定连接一根三维平动连杆，一根三维平动连杆上转动安装一个虎克铰，一个虎克铰转动安装一根差速连杆，末端执行器分别与两根差速连杆连接；虎克铰具有水平连接端和竖直连接端，该虎克铰的竖直连接端与三维平动连杆转动连接、水平连接端与差速连杆转动连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于差速驱动结构的六自由度并联机构，其特征在于，包括：固定机架；两个三自由度平动结构，该两个三自由度平动结构对称安装在固定机架两侧；差速驱动结构，该差速驱动结构由两根差速连杆、两个虎克铰、两根三维平动连杆和末端执行器构成，两根差速连杆通过移动副连接；一个三自由度平动结构固定连接一根三维平动连杆，一根三维平动连杆上转动安装一个虎克铰，一个虎克铰转动安装一根差速连杆，末端执行器分别与两根差速连杆连接；虎克铰具有水平连接端和竖直连接端，该虎克铰的竖直连接端与三维平动连杆转动连接、水平连接端与差速连杆转动连接。2.根据权利要求1所述的基于差速驱动结构的六自由度并联机构，其特征在于，所述两个虎克铰的水平连接端和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙海，陈强，何永和，张延亮，朱虹，
申请(专利权)人：东莞松山湖国际机器人研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44