二自由度空間並聯機器人的製作方法

2023-06-08 22:07:16 1

專利名稱：二自由度空間並聯機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種兩自由度並聯機器人，特別是涉及一種實現抓放式操作的二自由度平動並聯機器人。
背景技術：
電子、醫藥、包裝等輕工行業普遍存在對物料高速抓放操作的需求。專利文獻 US7090458B2和ZL011M160. 2公開了一種可實現二自由度平動的並聯機構，包括機架、動平臺和兩對支鏈；在機架上安裝兩個伺服電機，動平臺通過兩個分支與機架連接，形成並聯閉環結構；兩個支鏈各含有兩個平行四邊形機構，分別作為驅動杆組和從動杆組，各運動件之間完全採用轉動鉸鏈連接；採用平行四邊形支鏈結構實現動平臺的二維平動。上述機構的局限性在於機構每條支鏈各含兩組平行四邊形機構，結構複雜；各運動構件均在同一平面內或平行於該平面，機構在垂直於運動平面方向上剛度較差。

發明內容
針對上述現有技術，本發明提供一種二自由度空間並聯機器人，本發明是以空間機構實現平面二自由度，可有效提高機器人機構整體剛度，並能夠實現動平臺的二維平動。為了解決上述技術問題，本發明二自由度空間並聯機器人予以實現的技術方案是1. 一種二自由度空間並聯機器人，包括靜平臺動平臺和連接於所述靜平臺和所述動平臺之間的三個運動支鏈；所述三個運動支鏈由第一連杆機構、第二連杆機構和第三連杆機構構成；所述第一連杆機構、所述第二連杆機構和所述第三連杆機構均由主動杆和從動杆構成；所述第二連杆機構和所述第三連杆機構是按照與所述第一連杆所在平面對稱地布置；所述靜平臺上設有第一驅動裝置和第二驅動裝置，所述第一連杆機構和所述第二連杆機構的主動杆的一端均分別由所述第一驅動裝置和第二驅動裝置帶動旋轉，第二連杆機構的主動杆與第三連杆機構的主動杆通過一對錐齒輪嚙合，將第二驅動裝置的動力傳送至第三連杆機構。所述第一連杆機構、所述第二連杆機構與所述第三連杆機構的主動杆的另一端均分別通過球鉸鏈與自身機構中的從動杆的一端鉸連，所述從動杆的另一端均分別通過球鉸鏈鉸接至動平臺；所述從動杆均包括兩個結構相同的杆件，相互平行布置。與現有技術相比，本發明二自由度空間並聯機器人的有益效果是本發明是通過以空間布置的三條運動支鏈實現末端執行器的二維移動，有效解決平面機構側向剛度不足問題。可實現模塊化結構設計，具有優勢進給方向，結構簡單，動態性能好。


圖1是本發明二自由度空間並聯機器人的三維結構示意圖；圖2是圖1所示二自由度空間並聯機器人的俯視圖；圖3是圖2中A-A平面視圖。
圖中1-第二驅動裝置2、3_錐齒輪軸4-第二主動杆5、6_球鉸鏈7-第三主動杆8、9_球鉸鏈10、11-從動杆12、13-球鉸鏈14-動平臺15-末端執行器16、17、18、19-球鉸鏈20、21、22、23_從動杆M、25_球鉸鏈26-第一主動杆27靜平臺28-第一驅動裝置
具體實施例方式如圖1所示，本發明是一種二自由度空間並聯機器人，包括靜平臺27動平臺14和連接於所述靜平臺27和所述動平臺14之間的三個運動支鏈，所述動平臺14上設有末端執行器15 ；所述靜平臺27上設有第一驅動裝置1和第二驅動裝置觀，所述三個運動支鏈由第一連杆機構四、第二連杆機構30和第三連杆機構31構成；所述第一連杆機構四、所述第二連杆機構30和所述第三連杆機構32均由主動杆和從動杆構成；所述第二連杆機構30和所述第三連杆機構31是按照與所述第一連杆機構所在平面對稱布置；所述第一連杆機構 29和所述第二連杆機構30的主動杆的一端均分別由所述第一驅動裝置1和第二驅動裝置 28帶動旋轉，所述第一連杆機構四和所述第二連杆機構30的主動杆的另一端均分別通過球鉸鏈(5、6)7、擬4、25)與自身機構中的從動杆10、1120、2122、23的一端鉸連，所述從動杆 10、1120、2122、23的另一端均分別通過一球鉸鏈(5、6)7、擬4、2幻鉸接至動平臺14 ；在所述第二驅動裝置28的作用下，第二連杆機構30和第三連杆機構31的主動杆4、7間通過一對錐齒輪嚙合，將動力傳送至第三連杆機構31的主動杆7。本發明中三個連杆機構中的從動杆10、1120、2122、23均包括兩個結構相同的杆件，如圖1中所示的第一連杆機構四中的從動杆22和從動杆23，第二連杆機構30中的從動杆10和從動杆11，第三連杆機構31中的從動杆20和從動杆21，每個連杆機構四、30、31 中的從動杆組10、1120、2122、23均平行布置。下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細地描述。如圖1所示，本發明的二自由度空間並聯機器人包括靜平臺27，第一驅動裝置觀， 第二驅動裝置1，第一連杆機構四，第二連杆機構30，第三連杆機構31，動平臺14和末端執行器15。第一驅動裝置觀和第二驅動裝置1安裝在靜平臺27上，所提供的運動為轉動，可採用如圖1所示的伺服電機。第一連杆機構四和第二連杆機構30的一端連接驅動裝置的驅動軸，另一端與動平臺14鉸接。其中，第二驅動裝置還與錐齒輪軸2連接，通過錐齒輪嚙合將動力傳送至錐齒輪軸3。第三連杆機構一端與錐齒輪軸3固接，另一端與動平臺14連接。所述第一連杆機構四、第二連杆機構30、第三連杆機構31具有相同的結構。第一連杆機構四由第一主動杆沈、從動杆22、從動杆23組成。從動杆22與從動杆23結構尺寸完全相同，在第一主動杆26和動平臺14間構成平行四邊形機構。第一主動杆沈一端與第一驅動裝置28相連，另一端通過球鉸鏈M、球鉸鏈25與從動杆23、從動杆22相連。從動杆23、從動杆22的另一端通過球鉸鏈17、球鉸鏈18與動平臺14相連。
第二連杆機構30由第二主動杆4、從動杆10、從動杆11組成。從動杆10與從動杆11結構尺寸完全相同，在第二主動杆4和動平臺14間構成平行四邊形機構。第二主動杆4 一端與第二驅動裝置1相連，另一端通過球鉸鏈5、球鉸鏈6與從動杆11、從動杆10相連。從動杆11、從動杆10的另一端通過球鉸鏈12、球鉸鏈13與動平臺14相連。第三連杆機構31由第三主動杆7、從動杆20、從動杆21組成。從動杆20與從動杆21結構尺寸完全相同，在第三主動杆7和動平臺14間構成平行四邊形機構。第三主動杆7 —端與錐齒輪軸3相連，另一端通過球鉸鏈8、球鉸鏈9與從動杆20、從動杆21相連。 從動杆20、從動杆21的另一端通過球鉸鏈19、球鉸鏈16與動平臺14相連。如圖2所示，第一連杆機構四位於A-A平面，第二連杆機構30和第三連杆機構 31關於A-A平面對稱。動平臺14帶動末端執行器15相對於靜平臺27的運動可通過第一驅動裝置1和第二驅動裝置觀的旋轉實現。第一驅動裝置1和第二驅動裝置觀提供驅動時，動平臺14將在A-A平面內實現二自由度平動，如圖3中的兩個箭頭所示。本發明的二自由度空間並聯機器人，以空間布置的三個連杆機構來實現末端動平臺的二維移動，有效提高機構整體剛度，同時較好地保持了平面機構的高速度高加速度、高定位精度和重複定位精度的特點。儘管上面結合圖對本發明進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬於本發明的保護之內。
權利要求
1. 一種二自由度空間並聯機器人，包括靜平臺07)動平臺(14)和連接於所述靜平臺 (27)和所述動平臺(14)之間的三個運動支鏈；其特徵在於，所述三個運動支鏈由第一連杆機構(四)、第二連杆機構(30)和第三連杆機構(31)構成；所述第一連杆機構( )、所述第二連杆機構(30)和所述第三連杆機構(31)均由主動杆和從動杆構成；所述第二連杆機構(30)和所述第三連杆機構(31)是按照與所述第一連杆所在平面對稱地布置；所述靜平臺(XT)上設有第一驅動裝置(1)和第二驅動裝置( )，所述第一連杆機構 (29)和所述第二連杆機構(30)的主動杆的一端均分別由所述第一驅動裝置(1)和第二驅動裝置08)帶動旋轉，第二連杆機構(30)的主動杆與第三連杆機構(31)的主動杆(7)通過一對錐齒輪(3)嚙合，將第二驅動裝置08)的動力傳送至第三連杆機構(31)；所述第一連杆機構( )、所述第二連杆機構(30)與所述第三連杆機構(31)的主動杆 (4,7,26)的另一端均分別通過球鉸鏈(5、6) (7,8) (24,25)與自身機構中的從動杆(10、11) (20,21) (22,23)的一端鉸連，所述從動杆(IOUl) (20,21) (22,23)的另一端均分別通過球鉸鏈(12,13) (16,19) (17,18)鉸接至動平臺(14)；所述從動杆(IOUl) (20,21) (22,23)均包括兩個結構相同的杆件，相互平行布置。
全文摘要
本發明公開了一種二自由度空間並聯機器人，包括靜平臺、動平臺和連接於靜平臺和動平臺之間的三個支鏈。動平臺上設有末端執行器；靜平臺上設有第一和第二驅動裝置；三個支鏈均由主動杆和一對相互平行的從動杆組構成；第一支鏈和第二支鏈的主動杆分別由兩個驅動裝置帶動旋轉；第二支鏈和第三支鏈對稱布置於第一支鏈所在平面；第二和第三支鏈的兩主動杆之間布置一對錐齒輪，從而將第一驅動裝置的動力傳送至第三支鏈，三個支鏈從動杆組的兩端分別與主動杆和動平撞球鉸接。本發明通過空間布置的三條運動支鏈實現末端執行器的二維移動，解決了平面機構側向剛度不足問題，具有優勢進給方向，結構簡單，動態性能好。
文檔編號B25J9/10GK102514003SQ201110428428
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者王攀峰, 趙學滿 申請人:天津大學