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申请/专利权人：北京埃克索医疗科技发展有限公司

摘要：本发明提供了一种五自由度混联机器人运动学建模方法，涉及机器人技术领域。所述机器人由固定平台、两条支链、末端移动副、相连杆件组成，其中一条支链由三个移动副、两个万向副以及它们之间的连杆组成，另一条支链由两个移动副、一个万向副以及它们之间的连杆组成，末端移动副连接末端工具，机器人可实现包含三维移动和两维转动的五自由度输出，五个驱动机构驱动两条支链的四个移动副和末端移动副运动来实现末端工具的位置和姿态的调节。建立机器人连杆坐标系，求得运动学正逆解。该混联机器人结构简单新颖、刚度大、运动学正逆解简洁、定位精度高，易于实现轨迹规划和控制。本发明是一种在工业、医疗等众多领域具有广泛潜在应用前景的混联机器人。

主权项：1.一种五自由度混联机器人运动学建模方法，其特征在于，所述机器人采用串并联混联多关节型结构，由固定平台、末端工具、两条支链、一个移动副以及连杆组成；第一支链依次由所述固定平台、第一移动副、第一连杆、第二移动副、第二连杆、第一万向副、第三连杆、第三移动副、第四连杆、第二万向副组成；第二支链依次由所述固定平台、第四移动副、第五连杆、第五移动副、第六连杆、所述第二万向副组成；第七连杆一端连接所述第二万向副，另一端通过第六移动副连接所述末端工具；所述第一移动副与所述第四移动副移动方向平行；所述第二移动副与所述第五移动副移动方向平行；所述第一移动副与所述第二移动副移动方向垂直；所述第四移动副与所述第五移动副移动方向垂直；所述第一移动副、所述第二移动副、所述第四移动副、所述第五移动副和所述第六移动副为所述机器人的驱动副；建立所述机器人的各连杆坐标系；在所述第一移动副上建立坐标系o1x1y1z1，坐标轴o1z1与移动方向重合，坐标轴o1x1与所述第二移动副移动方向垂直，所述第一移动副在零位时所述坐标系o1x1y1z1与坐标系o0x0y0z0重合，所述坐标系o1x1y1z1在坐标轴o0z0上的移动距离为d1；在所述第二移动副上建立坐标系o2x2y2z2，坐标轴o2z2与移动方向重合且过所述第一万向副中心，坐标轴o2y2与所述坐标轴o1x1平行方向相反，距离为d2，所述坐标轴o2z2与所述坐标轴o1z1距离为l1；在所述第一万向副上建立坐标系o5x5y5z5，坐标轴o5y5过所述第二万向副中心，坐标轴o5z5垂直于坐标轴o2x2与所述坐标轴o5y5确定的平面，o2o5的距离为l4；在所述第三移动副上建立坐标系o6x6y6z6，所述坐标系o6x6y6z6与所述坐标系o5x5y5z5三坐标轴方向一致，o5o6的距离为l6；在所述第二万向副上建立坐标系o7x7y7z7，所述坐标系o7x7y7z7与所述坐标系o6x6y6z6三坐标轴方向一致，o6o7的距离为l7；在所述第四移动副上建立坐标系o3x3y3z3，坐标轴o3z3与移动方向重合，坐标轴o3x3与所述第五移动副移动方向垂直，所述坐标轴o3x3与坐标轴o0x0的距离为d3，所述坐标轴o3z3与所述坐标轴o0z0距离为l2；在所述第五移动副上建立坐标系o4x4y4z4，坐标轴o4z4与移动方向重合且过所述第二万向副中心，o4o7的距离为l5，坐标轴o4y4与所述坐标轴o3x3平行方向相反，距离为d4，所述坐标轴o4z4与所述坐标轴o3z3距离为l3；在所述末端工具上建立坐标系o8x8y8z8，坐标原点o8在平面o7y7z7上，坐标轴o8y8与坐标轴o7z7平行且距离为d5，坐标轴o8z8与坐标轴o7y7平行且距离为l8；以上所有空间直角坐标系中的三轴的正向符合右手法则；建立所述机器人的齐次变换矩阵公式： 所述机器人有两个十字万向节，每个所述万向节有两个转动关节，建立的坐标系分别为所述坐标系o5x5y5z5、o7x7y7z7；所述两个十字万向节中心位置坐标为： 向量为： 单位向量为单位向量为： 可得齐次变换矩阵 与的姿态一致，可得齐次变换矩阵为： 与的姿态一致，可得齐次变换矩阵为： 可以建立齐次变换矩阵 连乘建立齐次变换矩阵求得所述机器人运动学正解：

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