本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機構(gòu)。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機構(gòu)為動平臺和靜平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，具有兩個或兩個以上的自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機構(gòu)。和串聯(lián)機器人相比，并聯(lián)機器人具有以下優(yōu)點：累積誤差小、精度較高；驅(qū)動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，運動部分重量輕，速度高，動態(tài)響應(yīng)好；結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大。

6自由度并聯(lián)機構(gòu)是通常指動平臺具有3個平動自由度和3個移動自由度的并聯(lián)機構(gòu)，可應(yīng)用于許多適于重載操作任務(wù)。與串聯(lián)機構(gòu)相比，并聯(lián)機構(gòu)具有承載能力強、動態(tài)效應(yīng)好等優(yōu)點；并且具有更復(fù)雜的運動特性，由于動平臺的移動和轉(zhuǎn)動受到約束而表現(xiàn)出很多特殊的性質(zhì)。

由于受到奇異位形、支鏈之間物理干涉等因素的限制，并聯(lián)機構(gòu)動平臺的轉(zhuǎn)動能力往往都比較小，即使是較為簡單的平面并聯(lián)機構(gòu)，在理論上能達到的轉(zhuǎn)動范圍不超過180°，實際上會更小。

部分并聯(lián)機構(gòu)通過增加冗余驅(qū)動支鏈來輔助平臺跨越奇異位形從而得到更大的轉(zhuǎn)動能力，但冗余驅(qū)動會導(dǎo)致過約束從而產(chǎn)生內(nèi)力，使機構(gòu)面臨復(fù)雜的控制問題；還有一部分并聯(lián)機構(gòu)則選擇在某些支鏈中增加冗余驅(qū)動，但這導(dǎo)致了混合結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，從而改變原有并聯(lián)機構(gòu)的載荷傳遞特性。

在自動化生產(chǎn)線上，現(xiàn)有的并聯(lián)機構(gòu)方案主要是靠在并聯(lián)機構(gòu)的末端增加執(zhí)行器 (抓手或吸盤等)來實現(xiàn)抓取功能，這就要求在并聯(lián)機構(gòu)的動平臺上增加輔助裝置，甚至需要增設(shè)電機，直接增加了并聯(lián)機構(gòu)運動部件的重量，嚴(yán)重影響并聯(lián)機構(gòu)的動態(tài)特性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機構(gòu)，增加轉(zhuǎn)動范圍能力，無冗余驅(qū)動，具有傳統(tǒng)串聯(lián)工業(yè)機器人腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動能力。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種基于差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于，包括：

固定機架；

兩個三自由度平動結(jié)構(gòu)，該兩個三自由度平動結(jié)構(gòu)對稱安裝在固定機架兩側(cè)；

差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)，該差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)由兩根差速連桿、兩個虎克鉸、兩根三維平動連桿和末端執(zhí)行器構(gòu)成，兩根差速連桿通過移動副連接；

一個三自由度平動結(jié)構(gòu)固定連接一根三維平動連桿，一根三維平動連桿上轉(zhuǎn)動安裝一個虎克鉸，一個虎克鉸轉(zhuǎn)動安裝一根差速連桿，末端執(zhí)行器分別與兩根差速連桿連接；

虎克鉸具有水平連接端和豎直連接端，該虎克鉸的豎直連接端與三維平動連桿轉(zhuǎn)動連接、水平連接端與差速連桿轉(zhuǎn)動連接。

所述兩個虎克鉸的水平連接端和豎直連接端均朝向相反方向伸出，其中一個虎克鉸的豎直連接端豎直向上伸出設(shè)置，另外一個虎克鉸的豎直連接端豎直向下伸出設(shè)置。

所述末端執(zhí)行器與其中一個差速連桿通過轉(zhuǎn)動副相連、與另一個差速連桿通過螺旋副相連，該末端執(zhí)行器以差速連桿的中心軸線為轉(zhuǎn)動中心進行轉(zhuǎn)動。

所述虎克鉸的水平連接端和中心軸線與豎直連接端的中心軸線相互垂直。

所述兩個虎克鉸的水平連接端的中心軸線相互平行，兩個虎克鉸的豎直連接端的中心軸線相互平行。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，通過差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)和設(shè)置于差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)兩側(cè)的三自由度平動結(jié)構(gòu)，組成六自由度并聯(lián)機構(gòu)，增加并聯(lián)機構(gòu)的大范圍轉(zhuǎn)動能力。機構(gòu)具有傳統(tǒng)串聯(lián)工業(yè)機器人腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動能力，無冗余驅(qū)動，滿足實際工程應(yīng)用的迫切需要，尤其在智能裝配、智能制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

如附圖1和2所示，本發(fā)明揭示了一種基于差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機構(gòu)，包括固定機架3、兩個三自由度平動結(jié)構(gòu)2和差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)1，兩個三自由度平動結(jié)構(gòu)2對稱安裝在固定機架3兩側(cè)，通常以固定機架3的中間為基準(zhǔn)點將兩個三自由度平動結(jié)構(gòu)2對稱設(shè)置。差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)1由兩根差速連桿6、兩個虎克鉸5、兩根三維平動連桿4和末端執(zhí)行器7構(gòu)成，兩個差速連桿6通過移動副連接；一個三自由度平動結(jié)構(gòu)2固定連接一根三維平動連桿4，一根三維平動連桿4上轉(zhuǎn)動安裝一個虎克鉸5，一個虎克鉸5轉(zhuǎn)動安裝連接一根差速連桿6，末端執(zhí)行器7與其中一個差速連桿通過轉(zhuǎn)動副相連、與另一個差速連桿通過螺旋副相連，該末端執(zhí)行器以差速連桿的中心軸線為轉(zhuǎn)動中心進行轉(zhuǎn)動?；⒖算q5具有水平連接端51和豎直連接端52，該虎克鉸52的豎直連接端52與三維平動連桿4轉(zhuǎn)動連接、水平連接端51與差速連桿6轉(zhuǎn)動連接。從而使得差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)具有傳統(tǒng)串聯(lián)工業(yè)機器人腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動能力，整個機構(gòu)沒有驅(qū)動電機安置于運動部件上。

具體地，兩個虎克鉸5的水平連接端51和豎直連接52端均朝向相反方向伸出，其中一個虎克鉸的豎直連接端豎直向上伸出設(shè)置，另外一個虎克鉸的豎直連接端豎直向下伸出設(shè)置?；⒖算q的水平連接端的中心軸線與豎直連接端的中心軸線相互垂直。

兩個虎克鉸的水平連接端的中心軸線相互平行，兩個虎克鉸的豎直連接端的中心軸線相互平行。

本發(fā)明中的三自由度平動結(jié)構(gòu)包括但不限于：任意空間平動串聯(lián)機構(gòu)，如三個串聯(lián)的移動副構(gòu)成的機構(gòu)；或者任意空間平動并聯(lián)機構(gòu)，如Delta機構(gòu)、Gantry Robot機構(gòu)、Cartesian Robot機構(gòu)、Orthoglide機構(gòu)或Tsai’s機構(gòu)。

本發(fā)明為三平三轉(zhuǎn)的六自由度并聯(lián)機構(gòu)，具有三個轉(zhuǎn)動自由度和三個平動自由度。差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)控制三個轉(zhuǎn)動自由度：兩根差速驅(qū)動連桿驅(qū)動末端執(zhí)行器繞該差速連桿的軸線轉(zhuǎn)動運動，形成一個轉(zhuǎn)動自由度；虎克鉸的水平連接端和豎直連接端各自繞其中心軸線轉(zhuǎn)動，形成兩個轉(zhuǎn)動自由度，從而使得差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)共具有三個轉(zhuǎn)動自由度。三個平動自由度由三維平動連桿的X軸、Y軸和Z軸三個方向的平移運動耦合控制，并由兩個三自由度平動結(jié)構(gòu)同步運動控制；機構(gòu)無冗余驅(qū)動和復(fù)雜內(nèi)力，控制簡單。通過該六個自由度的控制，使得差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)具有傳統(tǒng)串聯(lián)工業(yè)機器人腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動能力。

需要說明的是，以上所述并非是對本發(fā)明的限定，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。