自協(xié)調(diào)驅(qū)動型二轉(zhuǎn)動微操作機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種自協(xié)調(diào)驅(qū)動型二轉(zhuǎn)動微操作機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]微操作機(jī)器人通常采用并聯(lián)微動結(jié)構(gòu)，具有無摩擦、無間隙、響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于染色體切割、芯片制造、微機(jī)電產(chǎn)品的加工、裝配等細(xì)微操作領(lǐng)域。
[0003]六十年代初在國外，Ellis提出用并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為微動操作機(jī)械手，并應(yīng)用于生物技術(shù)和顯微外科!Magnani和Pernette研究了轉(zhuǎn)動副、移動副、虎克鉸和球鉸的柔性鉸鏈形式；Kall1研制了三自由度微操作并聯(lián)機(jī)器人；Hara和Henimi研究了平面三自由度和六自由度微動機(jī)器人；Hudgens和Tesar研究了六自由度并聯(lián)微操作器，用于精密的誤差補(bǔ)償和精密力控制；Lee對實現(xiàn)一個移動兩個轉(zhuǎn)動的三自由度并聯(lián)微動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究。目前在國內(nèi)，北京航空航天大學(xué)研制了兩級解耦的六自由度串并聯(lián)微操作機(jī)器人和三自由度并聯(lián)Delta機(jī)構(gòu)的微操作機(jī)器人；哈爾濱工業(yè)大學(xué)先后研制了 6-PSS和6-SPS六自由度并聯(lián)Stewart微動機(jī)器人；河北工業(yè)大學(xué)研制了正交解耦結(jié)構(gòu)的6-PSS型微操作平臺；西安交通大學(xué)研制了大行程納米分辨率加載機(jī)構(gòu)。
[0004]目前多數(shù)微操作機(jī)器人均采用了柔性鉸鏈連接的杠桿放大機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)微位移的放大輸出，但所采用的杠桿放大機(jī)構(gòu)均存在機(jī)構(gòu)的過約束問題，因此在彈性鉸鏈發(fā)生變形的同時，也會引起彈性構(gòu)件的微小變形，尤其在實現(xiàn)較大微位移輸出時，該現(xiàn)象更為明顯，不利于機(jī)構(gòu)運(yùn)動精度的進(jìn)一步提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠避免結(jié)構(gòu)上過約束問題的自協(xié)調(diào)驅(qū)動型二轉(zhuǎn)動微操作機(jī)器人。其技術(shù)方案為:
一種自協(xié)調(diào)驅(qū)動型二轉(zhuǎn)動微操作機(jī)器人，包括固定平臺、運(yùn)動平臺、兩條結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支鏈和連接于固定平臺與運(yùn)動平臺之間的兩條結(jié)構(gòu)不同的運(yùn)動支鏈，其特征在于:一條運(yùn)動支鏈含有第一驅(qū)動桿和連接桿，其中連接桿的一端通過柔性轉(zhuǎn)動副與運(yùn)動平臺連接，另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副與第一驅(qū)動桿的一端連接，第一驅(qū)動桿的另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副與固定平臺連接，另一條運(yùn)動支鏈含有第二驅(qū)動桿，第二驅(qū)動桿的一端通過柔性轉(zhuǎn)動副與運(yùn)動平臺連接，另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副與固定平臺連接，每條驅(qū)動支鏈均含有微位移驅(qū)動裝置和協(xié)調(diào)塊，其中協(xié)調(diào)塊的一端具有球窩結(jié)構(gòu)，并且通過滾珠與相應(yīng)的第一驅(qū)動桿或第二驅(qū)動桿壓緊，另一端與微位移驅(qū)動裝置的輸出端固接，微位移驅(qū)動裝置的底座與固定平臺固接，五個柔性轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線交于一點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過驅(qū)動兩個微位移驅(qū)動裝置，運(yùn)動平臺可以獲得兩個轉(zhuǎn)動自由度，具體表現(xiàn)為繞通過組成固定平臺和運(yùn)動平臺之間最短運(yùn)動支鏈的兩個柔性轉(zhuǎn)動副軸線交點(diǎn)，同時屬于這兩個柔性轉(zhuǎn)動副軸線所確定平面的任意直線轉(zhuǎn)動。自協(xié)調(diào)驅(qū)動型二轉(zhuǎn)動微操作機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)為:(1)通過引入?yún)f(xié)調(diào)塊和滾珠，實現(xiàn)了微位移驅(qū)動裝置的直線位移輸出與驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動的協(xié)調(diào)，避免了過約束問題，能夠有效提高微操作機(jī)器人的運(yùn)動精度；(2)結(jié)構(gòu)中只采用柔性轉(zhuǎn)動副實現(xiàn)二自由度微轉(zhuǎn)動，具有結(jié)構(gòu)緊湊，剛度大等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中:1、微位移驅(qū)動裝置2、協(xié)調(diào)塊3、滾珠4、第一驅(qū)動桿5、連接桿6、運(yùn)動平臺7、第二驅(qū)動桿8、固定平臺9、柔性轉(zhuǎn)動副。
【具體實施方式】
[0009]一條運(yùn)動支鏈含有第一驅(qū)動桿4和連接桿5，其中連接桿5的一端通過柔性轉(zhuǎn)動副9與運(yùn)動平臺6連接，另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副9與第一驅(qū)動桿4的一端連接，第一驅(qū)動桿4的另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副9與固定平臺8連接，另一條運(yùn)動支鏈含有第二驅(qū)動桿7，第二驅(qū)動桿7的一端通過柔性轉(zhuǎn)動副9與運(yùn)動平臺6連接，另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副9與固定平臺8連接，每條驅(qū)動支鏈均含有微位移驅(qū)動裝置I和協(xié)調(diào)塊2，其中協(xié)調(diào)塊2的一端具有球窩結(jié)構(gòu)，并且通過滾珠3與相應(yīng)的第一驅(qū)動桿4或第二驅(qū)動桿7壓緊，另一端與微位移驅(qū)動裝置I的輸出端固接，微位移驅(qū)動裝置I的底座與固定平臺8固接，五個柔性轉(zhuǎn)動副9的轉(zhuǎn)動軸線交于一點(diǎn)。
【主權(quán)項】
1.一種自協(xié)調(diào)驅(qū)動型二轉(zhuǎn)動微操作機(jī)器人，包括固定平臺(8)、運(yùn)動平臺(6)、兩條結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支鏈和連接于固定平臺(8)與運(yùn)動平臺(6)之間的兩條結(jié)構(gòu)不同的運(yùn)動支鏈，其特征在于:一條運(yùn)動支鏈含有第一驅(qū)動桿(4)和連接桿(5)，其中連接桿(5)的一端通過柔性轉(zhuǎn)動副(9)與運(yùn)動平臺(6)連接，另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副(9)與第一驅(qū)動桿(4)的一端連接，第一驅(qū)動桿(4)的另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副(9)與固定平臺(8)連接，另一條運(yùn)動支鏈含有第二驅(qū)動桿(7)，第二驅(qū)動桿(7)的一端通過柔性轉(zhuǎn)動副(9)與運(yùn)動平臺(6)連接，另一端通過柔性轉(zhuǎn)動副(9)與固定平臺(8)連接，每條驅(qū)動支鏈均含有微位移驅(qū)動裝置(I)和協(xié)調(diào)塊(2)，其中協(xié)調(diào)塊(2)的一端具有球窩結(jié)構(gòu)，并且通過滾珠(3)與相應(yīng)的第一驅(qū)動桿(4)或第二驅(qū)動桿(7)壓緊，另一端與微位移驅(qū)動裝置(I)的輸出端固接，微位移驅(qū)動裝置(I)的底座與固定平臺(8)固接，五個柔性轉(zhuǎn)動副(9)的轉(zhuǎn)動軸線交于一點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自協(xié)調(diào)驅(qū)動型二轉(zhuǎn)動微操作機(jī)器人，包括固定平臺、運(yùn)動平臺、兩條驅(qū)動支鏈和兩條運(yùn)動支鏈，其特征在于：一條運(yùn)動支鏈含有第一驅(qū)動桿和連接桿，另一條運(yùn)動支鏈含有第二驅(qū)動桿，每條驅(qū)動支鏈均含有微位移驅(qū)動裝置和協(xié)調(diào)塊，其中協(xié)調(diào)塊的一端通過滾珠與相應(yīng)的第一驅(qū)動桿或第二驅(qū)動桿壓緊，另一端與微位移驅(qū)動裝置的輸出端固接，微位移驅(qū)動裝置的底座與固定平臺固接，五個柔性轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線交于一點(diǎn)。本發(fā)明通過引入?yún)f(xié)調(diào)塊和滾珠，實現(xiàn)了微位移驅(qū)動裝置的直線位移輸出與驅(qū)動桿轉(zhuǎn)動的協(xié)調(diào)，避免了過約束問題，能夠有效提高微操作機(jī)器人的運(yùn)動精度，同時結(jié)構(gòu)中只采用柔性轉(zhuǎn)動副實現(xiàn)二自由度微轉(zhuǎn)動，具有結(jié)構(gòu)緊湊，剛度大等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B25J11/00
【公開號】CN105196300
【申請?zhí)枴緾N201510763986
【發(fā)明人】宮金良, 張彥斐, 賈國朋
【申請人】山東理工大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年11月11日