一種三自由度的并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種三自由度的并聯(lián)機(jī)器人，包括定平臺(tái)，動(dòng)平臺(tái)，三組豎直軌道及三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)；整個(gè)并聯(lián)機(jī)器人外形框架成正三棱柱形狀，三組豎直軌道為正三棱柱的三條棱，固定安裝在定平臺(tái)上，三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)一端分別與三組豎直軌道連接，另一端均勻分布與動(dòng)平臺(tái)連接，動(dòng)平臺(tái)位于機(jī)架外、懸空于工作面上方，根據(jù)生產(chǎn)線上工種的不同需求，在動(dòng)平臺(tái)上安裝相應(yīng)的末端執(zhí)行器。該并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝容易，成本低，采用同步帶和伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)使得動(dòng)平臺(tái)精度高，傳動(dòng)特性好。
【專利說明】
一種三自由度的并聯(lián)機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是一種三自由度的并聯(lián)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，定義為動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)之間至少通過兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)剛度大、承載能力強(qiáng)、累積誤差小、輸出精度高，動(dòng)態(tài)慣量低，自重負(fù)荷小等一系列的優(yōu)點(diǎn)。以其自身的有點(diǎn)應(yīng)用價(jià)值在進(jìn)二十年引起了各界的關(guān)注和研究。
[0003]在傳統(tǒng)電子、食品和醫(yī)藥等行業(yè)中普遍存在的諸如抓取、分揀以及包裝等大量重復(fù)性操作，通常由人工來完成，這種重復(fù)勞動(dòng)不僅強(qiáng)度大，而且會(huì)對(duì)食品、藥品造成不同程度的污染。針對(duì)這種情況，高速并聯(lián)機(jī)器人以其高速、清潔的優(yōu)點(diǎn)成功地取代了以往的人工操作。在這類高速并聯(lián)機(jī)器人當(dāng)中最具有代表性的當(dāng)屬Clavel教授于1985年提出的空間三自由度De Ita并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0004]Delta機(jī)器人是最典型的空間三自由度的并聯(lián)機(jī)器人。屬于高速、輕載的并聯(lián)機(jī)人。整體結(jié)構(gòu)精密、緊湊，驅(qū)動(dòng)部分均布于固定平臺(tái)，這些特點(diǎn)使它具有如下特性:承載能力強(qiáng)、剛度大、自重負(fù)荷比小、動(dòng)態(tài)性能好，重復(fù)定位精度高。近年來Delta機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于食品、藥品和電子產(chǎn)品等加工、裝配。
[0005]結(jié)合Delta的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，能夠提供一種低成本高效率的結(jié)構(gòu)方案具有很大的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)效益。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、安裝方便、成本低，且傳動(dòng)性能好的三自由度并聯(lián)機(jī)器人。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以解決。
[0008]—種三自由度的并聯(lián)機(jī)器人，包括定平臺(tái)，動(dòng)平臺(tái)，三組豎直軌道及三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)；整個(gè)并聯(lián)機(jī)器人外形框架成正三棱柱形狀，三組豎直軌道為正三棱柱的三條棱，固定安裝在定平臺(tái)上，三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)一端分別與三組豎直軌道連接，另一端均勻分布與動(dòng)平臺(tái)連接，動(dòng)平臺(tái)位于機(jī)架外、懸空于工作面上方，根據(jù)生產(chǎn)線上工種的不同需求，在動(dòng)平臺(tái)上安裝相應(yīng)的末端執(zhí)行器。
[0009]所述的三組相同的豎直導(dǎo)軌均由型材，滑軌安裝板，滑軌，滑塊，滑輪組件，電機(jī)組件，帶輪組件和同步帶組成，所述滑軌通過滑軌安裝板安裝在型材上，滑塊與滑軌連接并能夠沿滑軌在豎直方向移動(dòng)，所述電機(jī)組件通過兩塊電機(jī)連接板固定安裝在型材的頂端并與定平臺(tái)連接，帶輪組件通過兩塊帶輪連接板固定安裝在型材底部，所述滑輪組件固定安裝在滑塊上，通過同步帶連接電機(jī)組件、滑輪組件和帶輪組件，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。
[0010]所述電機(jī)組件包括主動(dòng)同步帶輪，第一張緊惰輪，同步帶固定桿，伺服電機(jī)，電機(jī)安裝板，所述主動(dòng)同步帶輪，第一張緊惰輪，同步帶固定桿，伺服電機(jī)都安裝在電機(jī)安裝板上;所述滑輪組件包括惰輪安裝板和惰輪，惰輪安裝板上裝有兩個(gè)相同的惰輪;所述帶輪組件包括同步帶固定桿，從動(dòng)同步帶輪，第二張緊惰輪，帶輪安裝板，所述同步帶固定桿，從動(dòng)同步帶輪，第二張緊惰輪都安裝在帶輪安裝板上;所述主動(dòng)同步帶輪，第一張緊惰輪，兩個(gè)惰輪，從動(dòng)同步帶輪，第二張緊惰輪的圓心位于同一直線上且端面為同一平面;所述同步帶的一端固定在電機(jī)組件的同步帶固定桿上，另一端繞過滑輪組件上端的惰輪，通過第一張緊惰輪后繞過主動(dòng)同步帶輪，再繞過從動(dòng)同步帶輪，通過第二張緊惰輪以及滑輪組件下端的惰輪，最后固定在帶輪組件的同步帶固定桿上。
[0011]所述平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)由左右兩根碳纖維管和上下兩根軸通過球形鉸鏈連接構(gòu)成;其中一根軸與豎直軌道上的滑輪組件固定連接，另一根軸與動(dòng)平臺(tái)固定連接。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0013]本實(shí)用新型三自由度并聯(lián)機(jī)器人，其正三棱柱外形的框架，使得結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。采用同步帶和伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)使得該結(jié)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)精度高，傳動(dòng)特性好，并可以大大降低制造成本，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)效益。該并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝容易，成本低。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的豎直滑軌結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的電機(jī)組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型的電機(jī)組件剖視圖。
[0018]圖5為本實(shí)用新型的滑輪組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6為本實(shí)用新型的滑輪組件剖視圖。
[0020]圖7為本實(shí)用新型的帶輪組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖8為本實(shí)用新型的帶輪組件剖視圖。
[0022]圖9為本實(shí)用新型的同步帶連接方式示意圖。
[0023]圖10為本實(shí)用新型的平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]如圖1所示，一種三自由度的并聯(lián)機(jī)器人，包括定平臺(tái)I，動(dòng)平臺(tái)2，三組豎直軌道3及三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)4;整個(gè)并聯(lián)機(jī)器人外形框架成正三棱柱形狀，三組豎直軌道3為正三棱柱的三條棱，固定安裝在定平臺(tái)I上，三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)4 一端分別與三組豎直軌道3連接，另一端均勻分布與動(dòng)平臺(tái)2連接，動(dòng)平臺(tái)2位于機(jī)架外、懸空于工作面上方，根據(jù)生產(chǎn)線上工種的不同需求，在動(dòng)平臺(tái)2上安裝相應(yīng)的末端執(zhí)行器。
[0026]如圖2所示，所述的三組相同的豎直導(dǎo)軌3均由型材31，滑軌安裝板32，滑軌33，滑塊34，滑輪組件35，電機(jī)組件36，帶輪組件37和同步帶38組成，所述滑軌33通過滑軌安裝板32安裝在型材31上，滑塊34與滑軌33連接并能夠沿滑軌33在豎直方向移動(dòng)，所述電機(jī)組件36通過兩塊電機(jī)連接板39固定安裝在型材31的頂端并與定平臺(tái)I連接，帶輪組件37通過兩塊帶輪連接板30固定安裝在型材31底部，所述滑輪組件35固定安裝在滑塊34上，通過同步帶38連接電機(jī)組件36、滑輪組件35和帶輪組件37，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。
[0027]如圖3至圖9所示，所述電機(jī)組件36包括主動(dòng)同步帶輪361，第一張緊惰輪362，同步帶固定桿363，伺服電機(jī)364，電機(jī)安裝板365，所述主動(dòng)同步帶輪361，第一張緊惰輪362，同步帶固定桿363，伺服電機(jī)364都安裝在電機(jī)安裝板365上;所述滑輪組件35包括惰輪安裝板351和惰輪352，惰輪安裝板351上裝有兩個(gè)相同的惰輪352;所述帶輪組件37包括同步帶固定桿363，從動(dòng)同步帶輪371，第二張緊惰輪372，帶輪安裝板373，所述同步帶固定桿363，從動(dòng)同步帶輪371，第二張緊惰輪372都安裝在帶輪安裝板373上;所述主動(dòng)同步帶輪361，第一張緊惰輪362，兩個(gè)惰輪352，從動(dòng)同步帶輪371，第二張緊惰輪372的圓心位于同一直線上且端面為同一平面;所述同步帶38的一端固定在電機(jī)組件36的同步帶固定桿363上，另一端繞過滑輪組件35上端的惰輪352，通過第一張緊惰輪362后繞過主動(dòng)同步帶輪361，再繞過從動(dòng)同步帶輪371，通過第二張緊惰輪372以及滑輪組件35下端的惰輪352，最后固定在帶輪組件37的同步帶固定桿363上。
[0028]如圖10所示，所述平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)4由左右兩根碳纖維管41和上下兩根軸42通過球形鉸鏈43連接構(gòu)成;其中一根軸42與豎直軌道3上的滑輪組件35固定連接，另一根軸42與動(dòng)平臺(tái)2固定連接。
[0029]在工作中，由伺服電機(jī)364帶動(dòng)主同步帶輪361，通過同步帶38的運(yùn)動(dòng)傳遞，使得滑塊34在滑軌33上作直線運(yùn)動(dòng)。最終驅(qū)動(dòng)三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)4運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中動(dòng)平臺(tái)2始終與水平面保持平行。在動(dòng)平臺(tái)2上可以根據(jù)設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)合、根據(jù)客戶需要安裝機(jī)械手爪、吸盤、或者焊槍等。定平臺(tái)I采用吊頂安裝式，從而固定整臺(tái)并聯(lián)機(jī)器人。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三自由度的并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于，包括定平臺(tái)(1)，動(dòng)平臺(tái)(2)，三組豎直軌道(3)及三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)(4);整個(gè)并聯(lián)機(jī)器人外形框架成正三棱柱形狀，三組豎直軌道(3)為正三棱柱的三條棱，固定安裝在定平臺(tái)(I)上，三組平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)(4) 一端分別與三組豎直軌道(3)連接，另一端均勻分布與動(dòng)平臺(tái)(2)連接，動(dòng)平臺(tái)(2)位于機(jī)架夕卜、懸空于工作面上方，根據(jù)生產(chǎn)線上工種的不同需求，在動(dòng)平臺(tái)(2)上安裝相應(yīng)的末端執(zhí)行器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于，所述的三組相同的豎直導(dǎo)軌(3 )均由型材(31)，滑軌安裝板(32 )，滑軌(33)，滑塊(34)，滑輪組件(35 )，電機(jī)組件(36 )，帶輪組件(37)和同步帶(38)組成，所述滑軌(33)通過滑軌安裝板(32)安裝在型材(31)上，滑塊(34)與滑軌(33)連接并能夠沿滑軌(33)在豎直方向移動(dòng)，所述電機(jī)組件(36)通過兩塊電機(jī)連接板(39)固定安裝在型材(31)的頂端并與定平臺(tái)(I)連接，帶輪組件(37)通過兩塊帶輪連接板(30)固定安裝在型材(31)底部，所述滑輪組件(35)固定安裝在滑塊(34)上，通過同步帶(38)連接電機(jī)組件(36)、滑輪組件(35)和帶輪組件(37)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于，所述電機(jī)組件(36)包括主動(dòng)同步帶輪(361)，第一張緊惰輪(362)，同步帶固定桿(363)，伺服電機(jī)(364)，電機(jī)安裝板(365)，所述主動(dòng)同步帶輪(361)，第一張緊惰輪(362)，同步帶固定桿(363)，伺服電機(jī)(364)都安裝在電機(jī)安裝板(365)上;所述滑輪組件(35)包括惰輪安裝板(351)和惰輪(352)，惰輪安裝板(351)上裝有兩個(gè)相同的惰輪(352);所述帶輪組件(37)包括同步帶固定桿(363)，從動(dòng)同步帶輪(371)，第二張緊惰輪(372)，帶輪安裝板(373)，所述同步帶固定桿(363)，從動(dòng)同步帶輪(371)，第二張緊惰輪(372)都安裝在帶輪安裝板(373)上；所述主動(dòng)同步帶輪(361)，第一張緊惰輪(362)，兩個(gè)惰輪(352)，從動(dòng)同步帶輪(371)，第二張緊惰輪(372)的圓心位于同一直線上且端面為同一平面;所述同步帶(38)的一端固定在電機(jī)組件(36)的同步帶固定桿(363)上，另一端繞過滑輪組件(35)上端的惰輪(352)，通過第一張緊惰輪(362)后繞過主動(dòng)同步帶輪(361)，再繞過從動(dòng)同步帶輪(371)，通過第二張緊惰輪(372)以及滑輪組件(35)下端的惰輪(352)，最后固定在帶輪組件(37)的同步帶固定桿(363)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于，所述平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)(4)由左右兩根碳纖維管(41)和上下兩根軸(42)通過球形鉸鏈(43)連接構(gòu)成;其中一根軸(42)與豎直軌道(3)上的滑輪組件(35)固定連接，另一根軸(42)與動(dòng)平臺(tái)(2)固定連接。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK205438543SQ201620220574
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月19日
【發(fā)明人】文靜, 匡志鵬, 侯濤, 何永義
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)