一種僅含轉(zhuǎn)動副的空間三平動并聯(lián)機器人機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種僅含轉(zhuǎn)動副的空間三平動并聯(lián)機器人機構(gòu)，涉及機器人和先進制造【技術(shù)領(lǐng)域】。該機構(gòu)由運動平臺、固定平臺和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成，每條支鏈由固定平臺到運動平臺均由電機、減速器、主動臂、上端關(guān)節(jié)、從動臂以及下端關(guān)節(jié)組成（共含有5個轉(zhuǎn)動副）。本發(fā)明的機構(gòu)其工作平臺可實現(xiàn)笛卡爾坐標(biāo)系下的三維平動的運動輸出，由于機構(gòu)的支鏈運動副均是轉(zhuǎn)動副，因此機構(gòu)簡單，制造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好；同時機構(gòu)的運動學(xué)正、反解簡單，簡化了軌跡規(guī)劃、控制、校正等一系列技術(shù)問題。
【專利說明】一種僅含轉(zhuǎn)動副的空間三平動并聯(lián)機器人機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人機構(gòu)和先進制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種實現(xiàn)空間三平動的空間三自由度并聯(lián)機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機構(gòu)是一組由兩個或兩個以上的分支機構(gòu)并聯(lián)而成的機構(gòu)。它的特點是所有分支機構(gòu)可同時接受驅(qū)動器輸入，而最終共同給出輸出，在機構(gòu)學(xué)上屬于多路閉環(huán)機械系統(tǒng)。以并聯(lián)機構(gòu)作為傳動進給機構(gòu)的數(shù)控機床、機器人操作機以及由此組成的制造單元統(tǒng)稱為并聯(lián)構(gòu)型裝備，是近年來發(fā)展起來的一種有著廣闊應(yīng)用前景的新型制造裝備。并聯(lián)機器人機構(gòu)廣泛應(yīng)用于大型模擬設(shè)備、機器人、數(shù)控機床、傳感器、微操作器、雕刻機和測量機等【技術(shù)領(lǐng)域】。Stewart平臺是一種典型的并聯(lián)機器人機構(gòu)，該機構(gòu)具有6個自由度，首次用于并聯(lián)機器人和數(shù)控機床被認(rèn)為是二十世紀(jì)以來機床結(jié)構(gòu)的一次革命，在這以后發(fā)明了多種6自由度并聯(lián)機構(gòu)。
[0003]由于結(jié)構(gòu)的限制，6自由度并聯(lián)機構(gòu)有許多技術(shù)問題沒能很好解決，如運動耦合性強、運動學(xué)正解復(fù)雜、工作空間小、傳動特性差等。少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，不少學(xué)者研究了多種該類型的機構(gòu)，如Delta機構(gòu)、Star Like機構(gòu)等。中國學(xué)者在少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申請?zhí)?01108297.6; 01113519.0; 03113354.1; 200410018623.8; 200510037951.7 等)。
[0004]目前3平動并聯(lián)機構(gòu)機器人機構(gòu)作為拾取機構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用前景，但現(xiàn)有并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的定位部件存在桿件多、運動副多、執(zhí)行部分的慣性大而導(dǎo)致機構(gòu)運行速度不高。目前各國學(xué)者通過不同的構(gòu)型綜合方法列舉了大量的三平動并聯(lián)機構(gòu)，但是大部分機構(gòu)中均含有胡克鉸、球副等復(fù)雜運動副，不利于機構(gòu)零部件的加工及后續(xù)維護，如何設(shè)計滿足功能需求并且組成機構(gòu)的運動副簡單，是各國學(xué)者研究的重點之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有3平動并聯(lián)機構(gòu)機器人存在桿件多、運動副多、執(zhí)行部分的慣性大而導(dǎo)致機構(gòu)運行速度不高的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造、安裝容易，傳動精度和運行速度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好的僅含轉(zhuǎn)動副可實現(xiàn)三平動的空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
一種僅含轉(zhuǎn)動副的空間三平動并聯(lián)機器人機構(gòu)，該機構(gòu)由固定平臺1、運動平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條結(jié)構(gòu)形式完全相同的支鏈組成；其中每條支鏈由固定平臺到運動平臺分別均由電機3、減速器4、主動臂5、上端關(guān)節(jié)6、從動臂7以及下端關(guān)節(jié)8組成；其中
所述的電機3和減速器4安裝在固定平臺I上，主動臂5通過減速器4與電機3相聯(lián)接，從動臂7 —端通過上端關(guān)節(jié)6與主動臂5相聯(lián)接，從動臂7另一端通過下端關(guān)節(jié)8與運動平臺2相聯(lián)接；上端關(guān)節(jié)6由兩個轉(zhuǎn)動副即第一轉(zhuǎn)動副和第二轉(zhuǎn)動副組成，兩個轉(zhuǎn)動副的軸線相互垂直；下端關(guān)節(jié)8同樣由兩個轉(zhuǎn)動副即第三轉(zhuǎn)動副和第四轉(zhuǎn)動副組成，兩個轉(zhuǎn)動副的軸線相互垂直；第一轉(zhuǎn)動副軸線Rl與減速器的輸出軸線RO相平行，靠近從動臂7兩端的第二轉(zhuǎn)動副與第三轉(zhuǎn)動副的軸線R2與R3相互平行。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
1、機構(gòu)工作平臺(即運動平臺)可實現(xiàn)三平動形式的運動輸出。
[0008]2、機構(gòu)的驅(qū)動副完全放置于固定平臺之上，大大減少了機構(gòu)整體的運動慣性，從而可以實現(xiàn)機構(gòu)的高速運動。
[0009]3、機構(gòu)僅含轉(zhuǎn)動副，結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好；同時機構(gòu)的運動學(xué)正、反解簡單，簡化了軌跡規(guī)劃、控制、校正等一系列技術(shù)問題。[0010]4、通過在運動平臺上串接一個夾持工具，由此可應(yīng)用于高速拾取的場合。
[0011]【【專利附圖】

【附圖說明】】
圖1是本發(fā)明的僅含轉(zhuǎn)動副的三平動并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的主動臂與從動臂連接處的放大示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的從動臂與運動平臺連接處的放大示意圖。
[0014]圖中，I固定平臺，2運動平臺，3電機，4減速器，5主動臂，6上端關(guān)節(jié)，7從動臂，8下端關(guān)節(jié)。
[0015]以下結(jié)合本發(fā)明的實施例參照附圖進行詳細(xì)敘述。
[0016]【【具體實施方式】】
本發(fā)明提供的僅含轉(zhuǎn)動副的三平動并聯(lián)機構(gòu)由固定平臺1、運動平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條結(jié)構(gòu)形式完全相同的支鏈組成；其中各支鏈(如第一支鏈LI)由固定平臺到運動平臺分別由電機3、減速器4、主動臂5、上端關(guān)節(jié)6、從動臂7以及下端關(guān)節(jié)8組成；其中所述的電機3和減速器4安裝在固定平臺I上，主動臂5通過減速器4與電機3相聯(lián)接，從動臂7通過上端關(guān)節(jié)6與主動臂5相聯(lián)接，通過下端關(guān)節(jié)8與運動平臺2相聯(lián)接；上端關(guān)節(jié)6由兩個轉(zhuǎn)動副即第一轉(zhuǎn)動副和第二轉(zhuǎn)動副組成，兩個轉(zhuǎn)動副的軸線分別為Rl、R2并且Rl與R2相互垂直；下端關(guān)節(jié)8同樣由兩個轉(zhuǎn)動副即第三轉(zhuǎn)動副和第四轉(zhuǎn)動副組成，兩個轉(zhuǎn)動副的軸線分別為R3、R4并且R3與R4相互垂直；第一轉(zhuǎn)動副軸線Rl與減速器的輸出軸線RO相平行，靠近從動臂7兩端的第二轉(zhuǎn)動副與第三轉(zhuǎn)動副的軸線R2與R3相互平行。
[0017]如圖1所示，通過電機和減速器帶動主動臂轉(zhuǎn)動達到不同的位置時，其余各轉(zhuǎn)動副在主動臂、從動臂和運動平臺的拉動下，做相應(yīng)的運動，從而實現(xiàn)運動平臺在工作空間內(nèi)做平動運動。
【權(quán)利要求】
1.一種僅含轉(zhuǎn)動副的空間三平動并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于該機構(gòu)由固定平臺、運動平臺和聯(lián)接上述兩平臺的三條結(jié)構(gòu)形式完全相同的支鏈組成；其中每條支鏈由固定平臺到運動平臺均由電機、減速器、主動臂、上端關(guān)節(jié)、從動臂以及下端關(guān)節(jié)組成；其中， 所述的電機和減速器安裝在固定平臺上，主動臂通過減速器與電機相聯(lián)接，從動臂一端通過上端關(guān)節(jié)與主動臂相聯(lián)接，從動臂另一端通過下端關(guān)節(jié)與運動平臺相聯(lián)接；上端關(guān)節(jié)由兩個轉(zhuǎn)動副即第一轉(zhuǎn)動副和第二轉(zhuǎn)動副組成，兩個轉(zhuǎn)動副的軸線相互垂直；下端關(guān)節(jié)同樣由兩個轉(zhuǎn)動副即第三轉(zhuǎn)動副和第四轉(zhuǎn)動副組成，兩個轉(zhuǎn)動副的軸線相互垂直；第一轉(zhuǎn)動副軸線與減速器的輸出軸線相平行，靠近從動臂兩端的第二轉(zhuǎn)動副與第三轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行。
【文檔編號】B25J9/00GK103895008SQ201410158835
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】李彬, 李楊民, 趙新華, 趙磊, 楊玉維 申請人:天津理工大學(xué)