微型并联机器人及平面化设计制造方法技术

本发明专利技术公开了一种微型并联机器人及平面化设计制造方法，属于机器人领域。本发明专利技术以与定平台垂直的方向为纵向，与定平台平行的方向为横向，同时沿纵向和横向对待制造的微型并联机器人的整体构型进行划分，然后对划分得到的各连杆单元基于平面化加工工艺进行制造，最后通过重新装配的方式重组得到最终的微型并联机器人。本发明专利技术简化了微型并联机器人的设计过程，且可以方便地应用于各类复杂并联机器人（支链数超过三），且通过此方法设计制造的微型并联机器人具备高精度、高刚度和高动态性能。高刚度和高动态性能。高刚度和高动态性能。

【技术实现步骤摘要】
微型并联机器人及平面化设计制造方法


[0001]本专利技术属于机器人领域，具体涉及一种微型并联机器人及平面化设计制造方法。

技术介绍

[0002]并联机器人，一般是指一个闭环运动链机构，其运动平台由一些独立的运动链连接到基座上（Hamid D. Taghirad. PARALLEL ROBOTS MECHANICS AND CONTROL ISBN 987
‑7‑
111
‑
58859
‑
7）。
[0003]微型并联机器人，一般指尺寸在5cm以下的并联机器人，其相对于大型并联机器人有更高的精度和更好的动态响应能力。但由于尺度要求的限制，传统方式无法实现微型并联机器人设计制造，目前微型并联机器人一般采用一体化平面设计制造方法。但是当微型并联机器人的尺寸较小又存在众多复杂的多并联运动链构型时，现有技术的制造方法难以加工制造。
[0004]因此，如何实现微型并联机器人的加工制造，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中微型并联机器人设计由于受到尺寸限制，复杂的多并联运动链构型难以加工制造的问题，并提供一种微型并联机器人及平面化设计制造方法。
[0006]本专利技术所采用的具体技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种微型并联机器人的平面化设计制造方法，所述微型并联机器人包括定平台、动平台以及连接两个平台的运动链，且运动链由若干支链构成，其包括如下步骤：S1、以与定平台垂直的方向为纵向，与定平台平行的方向为横向，同时沿纵向和横向对待制造的微型并联机器人的整体构型进行划分；整体构型经纵向划分后形成若干个装配单元，每个装配单元中包含至少一个支链，每个装配单元经横向划分后在支链的非关节位置断开形成至少两个连杆单元；S2、对所述整体构型中划分出的各连杆单元进行实体构件的平面化加工，得到各连杆单元对应的连杆构件；每个连杆构件均为多层平面复合结构，中间层为柔性平面材料层，最外部两侧为硬质平面材料层，柔性平面材料层与硬质平面材料层之间通过粘接材料层固定；连杆构件中包含的关节具有线状旋转轴，关节位置仅有柔性平面材料层连接，而每侧的硬质平面材料层在线状旋转轴处断开不连续，且断开位置两边的硬质平面材料层通过锯齿形式边缘相互嵌合；在整体构型中具有拼接关系的两个相邻连杆构件之间在各自的拼接位置处含有能配对连接的连接结构；S3、将所有连杆构件按照各自在所述整体构型中的位置关系进行拼装，从而得到微型并联机器人。
[0007]作为上述第一方面的优选，所述整体构型经纵向划分后形成的装配单元数量最少
为1个，最多不超过所述运动链中的支链数量。
[0008]作为上述第一方面的优选，整体构型经纵向划分后形成的装配单元数量等于所述运动链中的支链数量，每个装配单元中仅含有一条支链。
[0009]作为上述第一方面的优选，纵向划分采用的纵向划分平面经过定平台和动平台的中心，划分后形成的所有装配单元的结构完全相同。
[0010]作为上述第一方面的优选，每个装配单元经横向划分后形成的连杆单元数量最少为2个，最多不超过单条支链上的关节数量。
[0011]作为上述第一方面的优选，每个装配单元经横向划分后形成的连杆单元数量为2个或3个。
[0012]作为上述第一方面的优选，所有装配单元横向划分时的断开位置完全相同。
[0013]作为上述第一方面的优选，所有装配单元横向划分时的断开位置与最邻近关节的距离不低于2 mm，断开位置进一步优选为一条连杆的正中间。
[0014]作为上述第一方面的优选，两个相邻连杆构件之间配对的连接结构采用镶嵌式插接方式连接，镶嵌式插接结构包括采用所述多层平面复合结构的公头和母头；所述公头的两侧硬质平面材料层的凸出部分中，一侧的硬质平面材料层在平面上的投影为另一侧的硬质平面材料层在平面上的投影的一部分；所述母头的开槽部分与公头的凸出部分在两侧硬质平面材料层处均能够刚好镶嵌卡合；且公头和母头的平面图案应当能够防止两者受到沿平面方向的反向外力时相互脱离。
[0015]作为上述第一方面的优选，两个相邻连杆构件之间配对的连接结构采用辅助件插接方式连接，两个连接结构上各自开设有卡槽，并通过一条能同时插入两个连接结构上的卡槽的辅助件进行连接固定。
[0016]作为上述第一方面的优选，所述两个相邻连杆构件之间配对的连接结构采用粘接方式连接，两个连接结构通过各自的一侧硬质平面材料层贴合搭接，且两个连杆构件之间的贴合面通过平面化加工前粘接或平面化加工后粘接方式进行粘接固定；所述平面化加工前粘接通过在两个连杆构件的加工过程中直接对贴合面设置粘接材料层进行粘接；所述平面化加工后粘接通过在两个连杆构件加工过程中预先开设能将胶水均匀注入贴合面的流道，然后在对加工完毕的两个连杆构件进行组装过程中沿流道向贴合面注入胶水实现粘接。
[0017]作为上述第一方面的优选，所述柔性平面材料层优选为软质高分子聚合物薄膜、软质凝胶层、软质纺织布、软质金属箔，进一步优选为厚度40~60um的聚酰亚胺薄膜。
[0018]作为上述第一方面的优选，所述硬质平面材料层优选为硬质金属板材、硬质塑料板材、硬质玻璃板材、硬质树脂板材、硬质木材板、硬质复合材料板材，进一步优选为厚度400~600um的斜纹双向编制碳纤维。
[0019]作为上述第一方面的优选，所述辅助件的材料优选为氧化铝陶瓷，厚度进一步优选为400~600um。
[0020]作为上述第一方面的优选，所述平面化加工的加工方式为增材制造方式或者减材制造方式，增材制造方式包括3D打印、印刷、喷涂、挤压、化学合成中的一种或多种，减材制造方式包括切削、线切割、激光烧蚀、光刻、化学刻蚀中的一种或多种。
[0021]作为上述第一方面的优选，将所有连杆构件拼装形成微型并联机器人时，先拼装
每一个装配单元中的各连杆构件从而形成装配构件，再将各装配构件拼装形成最终的微型并联机器人。
[0022]作为上述第一方面的优选，所述微型并联机器人为Sarrus机器人、Delta并联机器人或X4并联机器人。
[0023]第二方面，本专利技术提供了一种微型并联机器人，所述微型并联机器人定平台、动平台以及连接两个平台的运动链，且运动链由若干支链构成，其以与定平台垂直的方向为纵向，与定平台平行的方向为横向，微型并联机器人沿纵向划分为若干个装配构件，每个装配构件中包含至少一个支链；每个装配构件沿横向划分为在支链的非关节位置断开的至少两个连杆构件；每个连杆构件均为多层平面复合结构，中间层为柔性平面材料层，中间层两侧为硬质平面材料层，柔性平面材料层与硬质平面材料层之间粘接固定；连杆构件中包含的关节具有线状旋转轴，关节位置仅有柔性平面材料层连接，而每侧的硬质平面材料层在线状旋转轴处断开不连续，且断开位置两边的硬质平面材料层通过锯齿形式边缘相互嵌合；微型并联机器人由各连杆构件拼接而成，且具有拼接关系的两个相邻连杆构件之间在各自的拼接位置处含有配对连接的连接结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型并联机器人的平面化设计制造方法，所述微型并联机器人包括定平台、动平台以及连接两个平台的运动链，且运动链由若干支链构成，其特征在于，包括如下步骤：S1、以与定平台垂直的方向为纵向，与定平台平行的方向为横向，同时沿纵向和横向对待制造的微型并联机器人的整体构型进行划分；整体构型经纵向划分后形成若干个装配单元，每个装配单元中包含至少一个支链，每个装配单元经横向划分后在支链的非关节位置断开形成至少两个连杆单元；S2、对所述整体构型中划分出的各连杆单元进行实体构件的平面化加工，得到各连杆单元对应的连杆构件；每个连杆构件均为多层平面复合结构，中间层为柔性平面材料层，最外部两侧为硬质平面材料层，柔性平面材料层与硬质平面材料层之间通过粘接材料层固定；连杆构件中包含的关节具有线状旋转轴，关节位置仅有柔性平面材料层连接，而每侧的硬质平面材料层在线状旋转轴处断开不连续，且断开位置两边的硬质平面材料层通过锯齿形式边缘相互嵌合；在整体构型中具有拼接关系的两个相邻连杆构件之间在各自的拼接位置处含有能配对连接的连接结构；S3、将所有连杆构件按照各自在所述整体构型中的位置关系进行拼装，从而得到微型并联机器人。2.如权利要求1所述的微型并联机器人的平面化设计制造方法，其特征在于，所述整体构型经纵向划分后形成的装配单元数量等于所述运动链中的支链数量，每个装配单元中仅含有一条支链。3.如权利要求1所述的微型并联机器人的平面化设计制造方法，其特征在于，所述纵向划分采用的纵向划分平面经过定平台和动平台的中心，划分后形成的所有装配单元的结构完全相同。4.如权利要求1所述的微型并联机器人的平面化设计制造方法，其特征在于，每个装配单元经横向划分后形成的连杆单元数量最少为2个，最多不超过单条支链上的关节数量。5.如权利要求1所述的微型并联机器人的平面化设计制造方法，其特征在于，所有装配单元横向划分时的断开位置与最邻近关节的距离不低于2 mm，断开位置处于一条连杆的正中间。6.如权利要求1所述的微型并联机器人的平面化设计制造方法，其特征在于，两个相邻连杆构件之间配对的连接结构采用镶嵌式插接方式连接，镶嵌式插接结构包括采用所述多层平面复合结构的公头和母头；所述公头的两侧硬质平面材料层的凸出部分中，一侧的硬质平面材料层在平面上的投影为另一侧的硬质平面材料层在平面上的投影的一部分；所述母头的开槽部分与公头的凸出部分在两侧硬质平面材料层处均能够刚好镶嵌卡合；且公头和母头的平面图案应当能够防止两者受到沿平面方向的反向外力时相互脱离。7.如权利要求1所述的微型并联机器人的平面化设计制造方法，其特征在于，两个相邻连杆构件之间配对的连接结构采用辅助件插接方式连接，两个连接结构上各自开设有卡槽，并通过一条能同时插入两个连接结构上的卡槽的辅助件进行连接固...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一得，冯博，曲绍兴，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：