一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)改變桿件和關(guān)節(jié)的材料屬性和結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以構(gòu)成柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人、柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人和全柔性并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)對(duì)三種柔性并聯(lián)機(jī)器人的性能分析和實(shí)驗(yàn)研究。構(gòu)成的三種柔性并聯(lián)機(jī)器人，避免了重復(fù)設(shè)計(jì)和制造，實(shí)驗(yàn)裝置具有一定的通用性，對(duì)于提高柔性并聯(lián)機(jī)器人的性能有積極意義；本發(fā)明具有測(cè)量反饋系統(tǒng)，可以構(gòu)成閉環(huán)控制，通過(guò)采用合理的控制方法，可以有效降低彈性變形對(duì)并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行精度的影響，提高機(jī)器人的實(shí)用性，實(shí)驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)便成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)裝置，涉及機(jī)器人實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人是由在平面上對(duì)稱(chēng)布置的三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)鏈將動(dòng)平臺(tái)和基座聯(lián)接而構(gòu)成的具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和兩個(gè)移動(dòng)自由度的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)器人的構(gòu)件和關(guān)節(jié)通常為剛性，然而隨著科技的發(fā)展并聯(lián)機(jī)器人也向著輕型化、高速化和精密化方向發(fā)展，用以滿(mǎn)足低能耗、高效率、精密操作等生產(chǎn)要求。但隨之而來(lái)的是由于輕質(zhì)構(gòu)件造成的機(jī)器固有頻率的下降、高速運(yùn)動(dòng)時(shí)激振頻率的升高以及構(gòu)件的彈性振動(dòng)造成系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度的降低。因此，對(duì)于具有較高精度要求的并聯(lián)機(jī)器人，必須考慮構(gòu)件的彈性變形對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度和動(dòng)力學(xué)性能的影響，由此產(chǎn)生了考慮桿件彈性變形的柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人這一新的研究領(lǐng)域。
[0004]柔順關(guān)節(jié)是應(yīng)用柔順機(jī)構(gòu)理論而產(chǎn)生的一種新型運(yùn)動(dòng)副，這種運(yùn)動(dòng)副通過(guò)關(guān)節(jié)自身的彈性變形來(lái)傳遞相鄰構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)。將柔順關(guān)節(jié)應(yīng)用于傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)器人中，取代傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行傳動(dòng)，可以從根本上解決傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副所帶來(lái)的間隙、摩擦、磨損、沖擊和潤(rùn)滑等問(wèn)題，提高并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)的整體性能?；谝陨戏治觯景l(fā)明提出一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)于有效分析柔性并聯(lián)機(jī)器人多閉環(huán)多彈性體的非線性特性具有很好的效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，針對(duì)柔性并聯(lián)機(jī)器人多閉環(huán)、多輸入、多輸出、多彈性體、非線性等問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)改變桿件和關(guān)節(jié)的材料屬性和結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以構(gòu)成柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人、柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人和全柔性并聯(lián)機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)對(duì)三種柔性并聯(lián)機(jī)器人的性能分析和實(shí)驗(yàn)研究。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種平面三自由度柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其機(jī)械結(jié)構(gòu)包括末端執(zhí)行器、基座和與二者相連接的三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈和三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分；驅(qū)動(dòng)部分中，伺服電機(jī)一端通過(guò)螺栓連接固定在基座上，另一端與減速器連接，減速器的另一端與驅(qū)動(dòng)副連接。
[0007]運(yùn)動(dòng)支鏈通過(guò)改變剛性桿件、柔性桿件、剛性關(guān)節(jié)和柔順關(guān)節(jié)的存在和組合方式，構(gòu)成了三種柔性并聯(lián)機(jī)器人，具體包含以下3種情況:
[0008]1、運(yùn)動(dòng)鏈由柔性主動(dòng)桿、剛性運(yùn)動(dòng)副、柔性從動(dòng)桿組成。連接方式為:柔性主動(dòng)桿一端與驅(qū)動(dòng)副連接，另一端通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副與柔性從動(dòng)桿連接，柔性從動(dòng)桿與末端執(zhí)行器通過(guò)剛性運(yùn)動(dòng)副連接，這種連接方式構(gòu)成柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人。
[0009]2、運(yùn)動(dòng)鏈由剛性主動(dòng)桿、柔順關(guān)節(jié)、剛性從動(dòng)桿組成。連接方式為:剛性主動(dòng)桿一端與驅(qū)動(dòng)副連接，另一端通過(guò)柔順關(guān)節(jié)與剛性從動(dòng)桿連接，剛性從動(dòng)桿與末端執(zhí)行器通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，這種連接方式構(gòu)成柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人。
[0010]3、運(yùn)動(dòng)鏈由柔性主動(dòng)桿、柔順關(guān)節(jié)、柔性從動(dòng)桿組成。連接方式為:柔性主動(dòng)桿一端與驅(qū)動(dòng)副連接，另一端通過(guò)柔順關(guān)節(jié)與柔性從動(dòng)桿連接，柔性從動(dòng)桿與末端執(zhí)行器通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，這種連接方式構(gòu)成全柔性并聯(lián)機(jī)器人。
[0011]本發(fā)明的平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置的控制部分包括:主控工控機(jī)和測(cè)量反饋系統(tǒng)；主控工控機(jī)內(nèi)置可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，利用可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行控制，可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器與回零接近傳感器和限位接近傳感器連接，回零接近傳感器安裝于主動(dòng)桿輸出端的下方，用于機(jī)器人系統(tǒng)的初始化，限位接近傳感器對(duì)稱(chēng)安裝于主動(dòng)桿輸出端的兩側(cè)，用于保護(hù)機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行；測(cè)量反饋系統(tǒng)將并聯(lián)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿信息經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送給主控工控機(jī)，主控工控機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，形成控制誤差信號(hào)傳送給可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，構(gòu)成并聯(lián)機(jī)器人的閉環(huán)控制。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、本發(fā)明通過(guò)改變剛性桿件、柔性桿件、剛性關(guān)節(jié)和柔順關(guān)節(jié)的存在和組合方式，構(gòu)成了三種柔性并聯(lián)機(jī)器人，避免了重復(fù)設(shè)計(jì)和制造，實(shí)驗(yàn)裝置具有一定的通用性。
[0014]2、本發(fā)明提供的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，可以用來(lái)研究桿件柔性和關(guān)節(jié)柔性對(duì)并聯(lián)機(jī)器人整體性能的影響，對(duì)于提高柔性并聯(lián)機(jī)器人的性能有積極意義。
[0015]3、本發(fā)明具有測(cè)量反饋系統(tǒng)，可以構(gòu)成閉環(huán)控制，通過(guò)采用合理的控制方法，可以有效降低彈性變形對(duì)并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行精度的影響，提高機(jī)器人的實(shí)用性，實(shí)驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)便，成本低。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為平面三自由度柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0017]圖2為平面三自由度柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0018]圖3為平面三自由度全柔性并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0019]圖4為三種柔性并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖。
[0020]圖5為三種柔性并聯(lián)機(jī)器人的控制裝置示意框圖。
[0021]圖中:1、末端執(zhí)行器2、基座3、驅(qū)動(dòng)副4、柔性主動(dòng)桿5、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副6、柔性從動(dòng)桿
7、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副8、減速器9、伺服電機(jī)10、限位接近傳感器11、回零接近傳感器12、剛性主動(dòng)桿13、柔順關(guān)節(jié)14、剛性從動(dòng)桿
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施分析對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步分析。
[0023]如圖1所示為平面三自由度柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖，該平面三自由度柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括:末端執(zhí)行器1、基座2、驅(qū)動(dòng)副3、柔性主動(dòng)桿4、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副5、柔性從動(dòng)桿6、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7、減速器8、伺服電機(jī)9、限位接近傳感器10、回零接近傳感器11 ;其中末端執(zhí)行器I和基座2與三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；運(yùn)動(dòng)支鏈中，柔性主動(dòng)桿4 一端與驅(qū)動(dòng)副3連接，另一端通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副5與柔性從動(dòng)桿6連接，柔性從動(dòng)桿6與末端執(zhí)行器I通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7連接；其中柔性主動(dòng)桿4與驅(qū)動(dòng)副3，剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副5與柔性主動(dòng)桿4和柔性從動(dòng)桿6，柔性從動(dòng)桿6與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7之間為螺栓連接；柔性主動(dòng)桿4輸出端兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝一組限位接近傳感器10，主動(dòng)桿4輸出端下方安裝一個(gè)回零接近傳感器11 ;基座2為等邊三角形，驅(qū)動(dòng)部分均勻的分布在基座2的周向；末端執(zhí)行器I為等邊三角形，剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7均勻的分布在末端執(zhí)行器I的周向。
[0024]如圖2所示為平面三自由度柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖，平面三自由度柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括:末端執(zhí)行器1、基座2、驅(qū)動(dòng)副3、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7、減速器8、伺服電機(jī)9、限位接近傳感器10、回零接近傳感器11、剛性主動(dòng)桿12、柔順關(guān)節(jié)13、剛性從動(dòng)桿14 ;其中末端執(zhí)行器I和基座2與三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；所述運(yùn)動(dòng)支鏈中，剛性主動(dòng)桿12 —端與驅(qū)動(dòng)副3連接，另一端通過(guò)柔順關(guān)節(jié)13與剛性從動(dòng)桿14連接，剛性從動(dòng)桿14與末端執(zhí)行器I通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7連接；其中剛性主動(dòng)桿12與驅(qū)動(dòng)副3，柔順關(guān)節(jié)13與剛性主動(dòng)桿12和剛性從動(dòng)桿14，剛性從動(dòng)桿14與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7之間為螺栓連接；剛性主動(dòng)桿12輸出端兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝一組限位接近傳感器10，剛性主動(dòng)桿12輸出端下方安裝一個(gè)回零接近傳感器11 ;基座2為等邊三角形，驅(qū)動(dòng)部分均勻的分布在基座2的周向；末端執(zhí)行器I為等邊三角形，剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7均勻的分布在末端執(zhí)行器I的周向。
[0025]如圖3所示為平面三自由度全柔性并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖，平面三自由度全柔性并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括:末端執(zhí)行器1、基座2、驅(qū)動(dòng)副3、柔性主動(dòng)桿4、柔性從動(dòng)桿6、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7、減速器8、伺服電機(jī)9、限位接近傳感器10、回零接近傳感器11、柔順關(guān)節(jié)13 ;其中末端執(zhí)行器I和基座2與三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；運(yùn)動(dòng)支鏈中，柔性主動(dòng)桿4 一端與驅(qū)動(dòng)副3連接，另一端通過(guò)柔順關(guān)節(jié)13與柔性從動(dòng)桿6連接，柔性從動(dòng)桿6與末端執(zhí)行器I通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7連接；其中柔性主動(dòng)桿4與驅(qū)動(dòng)副3，柔順關(guān)節(jié)13與柔性主動(dòng)桿4和柔性從動(dòng)桿6，柔性從動(dòng)桿6與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7之間為螺栓連接；柔性主動(dòng)桿4輸出端兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝一組限位接近傳感器10，柔性主動(dòng)桿4輸出端下方安裝一個(gè)回零接近傳感器11 ;基座2為等邊三角形，驅(qū)動(dòng)部分均勻的分布在基座2的周向；末端執(zhí)行器I為等邊三角形，剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7均勻的分布在末端執(zhí)行器I的周向。
[0026]如圖4所示為三種柔性并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖，圖中驅(qū)動(dòng)部分由驅(qū)動(dòng)副3、減速器8和伺服電機(jī)9組成；伺服電機(jī)9 一端通過(guò)螺栓連接固定在基座2上，另一端與減速器8連接，減速器8的另一端與驅(qū)動(dòng)副3連接。
[0027]如圖5所示為三種柔性并聯(lián)機(jī)器人的控制裝置示意框圖，平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置的控制部分包括:主控工控機(jī)和測(cè)量反饋系統(tǒng)；主控工控機(jī)內(nèi)置可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，提供用戶(hù)與系統(tǒng)的交互平臺(tái)、負(fù)責(zé)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)計(jì)算、運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)的保存處理顯示等功能，通過(guò)PCI總線與可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行通訊；可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器具有實(shí)時(shí)性、高精度和高可靠性等特點(diǎn)，利用可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行控制，可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器與回零接近傳感器11和限位接近傳感器10連接，回零接近傳感器11用于機(jī)器人系統(tǒng)的初始化，限位接近傳感器10用于保護(hù)機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行；測(cè)量反饋系統(tǒng)將并聯(lián)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿信息經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送給主控工控機(jī)，主控工控機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，形成控制誤差信號(hào)傳送給可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，構(gòu)成并聯(lián)機(jī)器人的閉環(huán)控制。
[0028]機(jī)器人工作時(shí)，主控工控機(jī)完成人機(jī)交互，動(dòng)力學(xué)計(jì)算等功能，向可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出控制指令，可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器控制機(jī)器人完成回零操作，控制各組驅(qū)動(dòng)部分中的伺服電機(jī)將控制力矩經(jīng)過(guò)減速器傳遞給驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)副帶動(dòng)主動(dòng)桿，主動(dòng)桿通過(guò)柔順關(guān)節(jié)帶動(dòng)從動(dòng)桿，使得末端執(zhí)行器可以進(jìn)行給定的工作任務(wù)；當(dāng)機(jī)器人的主動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)，可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出停止指令，保護(hù)機(jī)器人；測(cè)量反饋系統(tǒng)將末端執(zhí)行器的位姿信息發(fā)送給主控工控機(jī)，形成控制誤差信號(hào)，傳送給可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，完成閉環(huán)控制；在機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制裝置的相互作用下，末端執(zhí)行器可以完成給定的工作任務(wù)。
[0029]本發(fā)明通過(guò)改變剛性桿件、柔性桿件、剛性關(guān)節(jié)和柔順關(guān)節(jié)的存在和組合方式，構(gòu)成了三種柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，可以用來(lái)研究桿件柔性和關(guān)節(jié)柔性對(duì)并聯(lián)機(jī)器人整體性能的影響。本發(fā)明具有測(cè)量反饋系統(tǒng)，可以構(gòu)成閉環(huán)控制，通過(guò)采用合理的控制方法，可以有效降低彈性變形對(duì)并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)行精度的影響，提高機(jī)器人的實(shí)用性。本發(fā)明提供的平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)于提高柔性并聯(lián)機(jī)器人的整體性能和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值具有積極意義。
【權(quán)利要求】
1.一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:本實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)改變桿件和關(guān)節(jié)的材料屬性和結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以構(gòu)成柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人、柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人和全柔性并聯(lián)機(jī)器人三種；該平面三自由度柔性桿件并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括末端執(zhí)行器(I)、基座(2)、驅(qū)動(dòng)副(3)、柔性主動(dòng)桿(4)、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(5)、柔性從動(dòng)桿(6)、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)、減速器(8)、伺服電機(jī)(9)、限位接近傳感器(10)、回零接近傳感器(11);其中末端執(zhí)行器(I)和基座(2)與三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；運(yùn)動(dòng)支鏈中，柔性主動(dòng)桿(4) 一端與驅(qū)動(dòng)副(3)連接，另一端通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(5)與柔性從動(dòng)桿(6)連接，柔性從動(dòng)桿(6)與末端執(zhí)行器(I)通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)連接；其中柔性主動(dòng)桿(4)與驅(qū)動(dòng)副(3 )，剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(5 )與柔性主動(dòng)桿(4)和柔性從動(dòng)桿(6 )，柔性從動(dòng)桿(6)與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)之間為螺栓連接；柔性主動(dòng)桿(4)輸出端兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝一組限位接近傳感器(10)，主動(dòng)桿(4)輸出端下方安裝一個(gè)回零接近傳感器(11);基座(2)為等邊三角形，驅(qū)動(dòng)部分均勻的分布在基座(2)的周向；末端執(zhí)行器(I)為等邊三角形，剛性轉(zhuǎn)動(dòng)畐0(7)均勻的分布在末端執(zhí)行器(I)的周向；平面三自由度柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括末端執(zhí)行器(I)、基座(2)、驅(qū)動(dòng)副(3)、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)、減速器(8)、伺服電機(jī)(9)、限位接近傳感器(10)、回零接近傳感器(11)、剛性主動(dòng)桿(12)、柔順關(guān)節(jié)(13)、剛性從動(dòng)桿(14);其中末端執(zhí)行器(I)和基座(2)與三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；所述運(yùn)動(dòng)支鏈中，剛性主動(dòng)桿(12) —端與驅(qū)動(dòng)副(3)連接，另一端通過(guò)柔順關(guān)節(jié)(13)與剛性從動(dòng)桿(14)連接，剛性從動(dòng)桿(14)與末端執(zhí)行器(I)通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)連接；其中剛性主動(dòng)桿(12)與驅(qū)動(dòng)副(3)，柔順關(guān)節(jié)(13)與剛性主動(dòng)桿(12)和剛性從動(dòng)桿(14)，剛性從動(dòng)桿(14)與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)之間為螺栓連接；剛性主動(dòng)桿(12)輸出端兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝一組限位接近傳感器(10)，剛性主動(dòng)桿(12)輸出端下方安裝一個(gè)回零接近傳感器(11);基座(2)為等邊三角形，驅(qū)動(dòng)部分均勻的分布在基座(2)的周向；末端執(zhí)行器(I)為等邊三角形，剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)均勻的分布在末端執(zhí)行器(I)的周向；平面三自由度全柔性并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括末端執(zhí)行器(I)、基座(2)、驅(qū)動(dòng)副(3)、柔性主動(dòng)桿(4)、柔性從動(dòng)桿(6)、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)、減速器(8)、伺服電機(jī)(9)、限位接近傳感器(10)、回零接近傳感器(11)、柔順關(guān)節(jié)(13);其中末端執(zhí)行器(I)和基座(2)與三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；運(yùn)動(dòng)支鏈中，柔性主動(dòng)桿(4) 一端與驅(qū)動(dòng)副(3)連接，另一端通過(guò)柔順關(guān)節(jié)(13)與柔性從動(dòng)桿(6)連接，柔性從動(dòng)桿(6)與末端執(zhí)行器(I)通過(guò)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)連接；其中柔性主動(dòng)桿(4)與驅(qū)動(dòng)副(3)，柔順關(guān)節(jié)(13)與柔性主動(dòng)桿(4)和柔性從動(dòng)桿(6)，柔性從動(dòng)桿(6)與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)之間為螺栓連接；柔性主動(dòng)桿(4)輸出端兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝一組限位接近傳感器(10)，柔性主動(dòng)桿(4)輸出端下方安裝一個(gè)回零接近傳感器(11);基座(2)為等邊三角形，驅(qū)動(dòng)部分均勻的分布在基座(2)的周向；末端執(zhí)行器(I)為等邊三角形，剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)均勻的分布在末端執(zhí)行器(I)的周向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置的控制部分包括主控工控機(jī)和測(cè)量反饋系統(tǒng)；主控工控機(jī)內(nèi)置可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，提供用戶(hù)與系統(tǒng)的交互平臺(tái)、負(fù)責(zé)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)計(jì)算、運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)的保存處理顯示功能，通過(guò)PCI總線與可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行通訊；可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器具有實(shí)時(shí)性、高精度和高可靠性特點(diǎn)，利用可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行控制，可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器與回零接近傳感器(11)和限位接近傳感器(10)連接，回零接近傳感器(11)用于機(jī)器人系統(tǒng)的初始化，限位接近傳感器(10)用于保護(hù)機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行；測(cè)量反饋系統(tǒng)將并聯(lián)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿信息經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送給主控工控機(jī)，主控工控機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，形成控制誤差信號(hào)傳送給可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，構(gòu)成并聯(lián)機(jī)器人的閉環(huán)控制；機(jī)器人工作時(shí)，主控工控機(jī)完成人機(jī)交互，動(dòng)力學(xué)計(jì)算功能，向可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出控制指令，可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器控制機(jī)器人完成回零操作，控制各組驅(qū)動(dòng)部分中的伺服電機(jī)將控制力矩經(jīng)過(guò)減速器傳遞給驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)副帶動(dòng)主動(dòng)桿，主動(dòng)桿通過(guò)柔順關(guān)節(jié)帶動(dòng)從動(dòng)桿，使得末端執(zhí)行器可以進(jìn)行給定的工作任務(wù)；當(dāng)機(jī)器人的主動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)，可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)出停止指令，保護(hù)機(jī)器人；測(cè)量反饋系統(tǒng)將末端執(zhí)行器的位姿信息發(fā)送給主控工控機(jī)，形成控制誤差信號(hào)，傳送給可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，完成閉環(huán)控制；在機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制裝置的相互作用下，末端執(zhí)行器可以完成給定的工作任務(wù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2要求所述的一種平面三自由度結(jié)構(gòu)可變的柔性并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:驅(qū)動(dòng)部分由驅(qū)動(dòng)副(3)、減速器(8)和伺服電機(jī)(9)組成；伺服電機(jī)(9)一端通過(guò)螺栓連接固定在基座(2)上，另一端與減速器(8)連接，減速器(8)的另一端與驅(qū)動(dòng)副(3)連接。
【文檔編號(hào)】B25J9/08GK103507064SQ201310453139
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】 田 浩, 余躍慶 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)