一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构

本发明涉及机构学及机器人，具体为一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构。

背景技术：

1、并联机器人在工业生产中具有举足轻重的地位，具有精度高，刚度大，响应速度快，负载性能好等优点，目前已成为工业机器人领域的研究热点，并已成功应用于加工、自动化生厂线、运动模拟器等领域。最初的工业机器人通常仅具有一种运动模式，然而，由于工业作业任务日趋复杂，对于工业机器人的适应性提出了更高的要求。与单模式工业机器人相比，可重构并联机器人能够通过模式切换进入不同的运动模式，拥有不同的运动能力和运动性质，能够适应不同的作业任务，越来越受到研究者的重视与青睐。

2、现有的可重构并联机器人公布专利，如公开号为cn115026792a的专利，其公开了一种可以三转三平转换的可重构并联机构，但是其机构内部支链运动副较多，需要满足的装配条件复杂，且需要通过支链内部的变化进行运动模式的变化，对机构构件的刚度及装配精度提出了更高的要求。从结构复杂度和成本角度，导致应用场景受限。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中可重构并联机器人装配条件复杂，对机构构件刚度以及装配精度要求较高的问题，本发明提供一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其结构简单，单自由度运动副数少，加工制造容易，运动模式切换简便。

2、本发明的技术方案是这样的：一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其包括：固定基座和可重构动平台，其特征在于：所述固定基座和所述可重构动平台之间通过第一支链、第二支链和第三支链进行连接，三条支链的支链结构相同，均为prrrr支链；

3、所述可重构动平台包括六条等长的动平台连杆，六个动平台连杆之间通过六个动平台用转动副首尾相连；所述动平台用转动副的转动轴垂直于所述可重构动平台所在平面；

4、所述第一支链、所述第二支链和所述第三支链分别通过连接用转动副不相邻地连接在一个动平台连杆上。

5、其进一步特征在于：

6、所述支链结构包括：第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第一连杆一端通过移动副安装于所述固定基座，所述第一连杆另一端与所述第二连杆一端连接形成转动副一，所述第二连杆另一端通过转动副二与所述第三连杆的一端连接；所述第三连杆另一端通过转动副三与所述第四连杆的一端连接；所述第四连杆的另一端通过所述连接用转动副与所述可重构动平台的一个动平台连杆连接；

7、所述移动副、所述转动副一和所述转动副二形成平面副，所述转动副一和所述转动副二的转动轴线始终平行且与所述移动副的运动轴线垂直；平面副后连接转动副三和连接用转动副，所述转动副三与连接用转动副的转动轴线始终交于一点；

8、所述连接用转动副设置在其连接的所述动平台连杆的中点位置；

9、所述可重构动平台中的动平台用转动副中，将其中不相邻的三个转动副设置为驱动副，用于控制可重构动平台的构型变化；

10、所述第一支链、所述第二支链和所述第三支链中，三个移动副的运动轴线位于同一平面内；

11、所述第一支链中的移动副、所述第二支链中的移动副、所述第三支链中的移动副、所述第一支链中转动副一、所述第一支链中的转动副三为驱动副，由对应驱动电机驱动；

12、在三转动两移动的运动模式下，所述可重构动平台的六个动平台连杆中，相邻的两个动平台连杆之间的夹角为120°，同时，三个连接用转动副的轴线延长线相交于一点；

13、在两转动两移动的运动模式下，只有两个连接用转动副的轴线延长线相交于一点；

14、在一转动两移动的运动模式下，三个连接用转动副的轴线延长线彼此无交点。

15、本发明提供的一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其通过调整六个动平台用转动副的转动角度，控制三个连接用转动副的轴线彼此是否相交，实现三种不同的运动模式，分别为：三转动两移动、两转动两移动和一转动两移动；本申请无需通过支链内部运动副变化即可实现运动模式的重构，降低了模式重构的复杂程度，减少了支链中的驱动副，从而减少运动中的转动惯量；基于本申请中的三模式并联机构，模式切换易于控制，单自由度运动副数少，不含复杂运动副，对机构构件的刚度及装配精度要求较低，结构简单，易于模块化以及加工制造，其可适用于需要多种运动模式的生产与装配作业任务中。

技术特征：

1.一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其包括：固定基座和可重构动平台，其特征在于：所述固定基座和所述可重构动平台之间通过第一支链、第二支链和第三支链进行连接，三条支链的支链结构相同，均为prrrr支链；

2.根据权利要求1所述一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其特征在于：所述支链结构包括：第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第一连杆一端通过移动副安装于所述固定基座，所述第一连杆另一端与所述第二连杆一端连接形成转动副一，所述第二连杆另一端通过转动副二与所述第三连杆的一端连接；所述第三连杆另一端通过转动副三与所述第四连杆的一端连接；所述第四连杆的另一端通过所述连接用转动副与所述可重构动平台的一个动平台连杆连接；

3.根据权利要求1所述一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其特征在于：所述可重构动平台中的动平台用转动副中，将其中不相邻的三个转动副设置为驱动副，用于控制可重构动平台的构型变化。

4.根据权利要求2所述一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其特征在于：所述第一支链、所述第二支链和所述第三支链中，三个移动副的运动轴线位于同一平面内。

5.根据权利要求2所述一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其特征在于：所述第一支链中的移动副、所述第二支链中的移动副、所述第三支链中的移动副、所述第一支链中转动副一、所述第一支链中的转动副三为驱动副，由对应驱动电机驱动。

6.根据权利要求1所述一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其特征在于：在三转动两移动的运动模式下，所述可重构动平台的六个动平台连杆中，相邻的两个动平台连杆之间的夹角为120°，同时，三个连接用转动副的轴线延长线相交于一点。

7.根据权利要求1所述一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其特征在于：在两转动两移动的运动模式下，只有两个连接用转动副的轴线延长线相交于一点。

8.根据权利要求1所述一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其特征在于：在一转动两移动的运动模式下，三个连接用转动副的的轴线延长线彼此无交点。

技术总结本发明提供的一种基于可重构平台的三模式并联机器人机构，其通过调整六个动平台用转动副的转动角度，控制三个连接用转动副的轴线彼此是否相交，实现三种不同的运动模式，分别为：三转动两移动、两转动两移动和一转动两移动；本申请无需通过支链内部运动副变化即可实现运动模式的重构，降低了模式重构的复杂程度，减少了支链中的驱动副，从而减少运动中的转动惯量；基于本申请中的三模式并联机构，模式切换易于控制，单自由度运动副数少，不含复杂运动副，对机构构件的刚度及装配精度要求较低，结构简单，易于模块化以及加工制造，其可适用于需要多种运动模式的生产与装配作业任务中。技术研发人员：曹毅,吕贤海,孙浩,郑植,李未,闻旭受保护的技术使用者：江南大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13