(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210624490.7 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 北京埃克索医疗科技发展 有限公司 地址 100176 北京市大兴区北京经济技 术 开发区永昌北路3号8号楼3层3 04 (72)发明人 宋德政　刘勇　 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种五自由度混联机 器人运动学建模方法 (57)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。 权利要求书6页 说明书12页 附图1页 CN 115056220 A 2022.09.16 CN 115056220 A 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。 2.根据权利要求1所述的一种五自由度混联机器人运动学建模方法， 其特征在于， 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。 3.根据权利要求1所述的一种五自由度混联机器人运动学建模方法， 其特征在于， 建立 所述机器人的齐次变换矩阵公式：权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115056220 A 2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：权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115056220 A 3