一種僅含轉動副的空間三平動並聯機器人機構的製作方法
2023-07-10 11:25:36 1
一種僅含轉動副的空間三平動並聯機器人機構的製作方法
【專利摘要】一種僅含轉動副的空間三平動並聯機器人機構，涉及機器人和先進位造【技術領域】。該機構由運動平臺、固定平臺和聯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、上端關節、從動臂以及下端關節組成（共含有5個轉動副）。本發明的機構其工作平臺可實現笛卡爾坐標系下的三維平動的運動輸出，由於機構的支鏈運動副均是轉動副，因此機構簡單，製造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好；同時機構的運動學正、反解簡單，簡化了軌跡規劃、控制、校正等一系列技術問題。
【專利說明】一種僅含轉動副的空間三平動並聯機器人機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人機構和先進位造【技術領域】，特別涉及一種實現空間三平動的空間三自由度並聯機構。
【背景技術】
[0002]並聯機構是一組由兩個或兩個以上的分支機構並聯而成的機構。它的特點是所有分支機構可同時接受驅動器輸入，而最終共同給出輸出，在機構學上屬於多路閉環機械系統。以並聯機構作為傳動進給機構的數控工具機、機器人操作機以及由此組成的製造單元統稱為並聯構型裝備，是近年來發展起來的一種有著廣闊應用前景的新型製造裝備。並聯機器人機構廣泛應用於大型模擬設備、機器人、數控工具機、傳感器、微操作器、雕刻機和測量機等【技術領域】。Stewart平臺是一種典型的並聯機器人機構，該機構具有6個自由度，首次用於並聯機器人和數控工具機被認為是二十世紀以來工具機結構的一次革命，在這以後發明了多種6自由度並聯機構。
[0003]由於結構的限制，6自由度並聯機構有許多技術問題沒能很好解決，如運動耦合性強、運動學正解複雜、工作空間小、傳動特性差等。少自由度並聯機器人機構在工業生產中具有廣闊的應用前景，不少學者研究了多種該類型的機構，如Delta機構、Star Like機構等。中國學者在少自由度並聯機器人機構的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申請號:01108297.6; 01113519.0; 03113354.1; 200410018623.8; 200510037951.7 等)。
[0004]目前3平動並聯機構機器人機構作為拾取機構具有廣闊的應用前景，但現有並聯結構形式的定位部件存在杆件多、運動副多、執行部分的慣性大而導致機構運行速度不高。目前各國學者通過不同的構型綜合方法列舉了大量的三平動並聯機構，但是大部分機構中均含有胡克鉸、球副等複雜運動副，不利於機構零部件的加工及後續維護，如何設計滿足功能需求並且組成機構的運動副簡單，是各國學者研究的重點之一。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是解決現有3平動並聯機構機器人存在杆件多、運動副多、執行部分的慣性大而導致機構運行速度不高的問題，提供一種結構簡單、製造、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動副可實現三平動的空間並聯機器人機構。
[0006]本發明所採用的技術方案
一種僅含轉動副的空間三平動並聯機器人機構，該機構由固定平臺1、運動平臺2和聯接上述兩平臺的三條結構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、上端關節6、從動臂7以及下端關節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相聯接，從動臂7 —端通過上端關節6與主動臂5相聯接，從動臂7另一端通過下端關節8與運動平臺2相聯接；上端關節6由兩個轉動副即第一轉動副和第二轉動副組成，兩個轉動副的軸線相互垂直；下端關節8同樣由兩個轉動副即第三轉動副和第四轉動副組成，兩個轉動副的軸線相互垂直；第一轉動副軸線Rl與減速器的輸出軸線RO相平行，靠近從動臂7兩端的第二轉動副與第三轉動副的軸線R2與R3相互平行。
[0007]本發明的有益效果是:
1、機構工作平臺(即運動平臺)可實現三平動形式的運動輸出。
[0008]2、機構的驅動副完全放置於固定平臺之上，大大減少了機構整體的運動慣性，從而可以實現機構的高速運動。
[0009]3、機構僅含轉動副，結構簡單，製造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好；同時機構的運動學正、反解簡單，簡化了軌跡規劃、控制、校正等一系列技術問題。[0010]4、通過在運動平臺上串接一個夾持工具，由此可應用於高速拾取的場合。
[0011]【【專利附圖】
【附圖說明】】
圖1是本發明的僅含轉動副的三平動並聯機構結構示意圖。
[0012]圖2是本發明的主動臂與從動臂連接處的放大示意圖。
[0013]圖3是本發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上端關節，7從動臂，8下端關節。
[0015]以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
[0016]【【具體實施方式】】
本發明提供的僅含轉動副的三平動並聯機構由固定平臺1、運動平臺2和聯接上述兩平臺的三條結構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、上端關節6、從動臂7以及下端關節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相聯接，從動臂7通過上端關節6與主動臂5相聯接，通過下端關節8與運動平臺2相聯接；上端關節6由兩個轉動副即第一轉動副和第二轉動副組成，兩個轉動副的軸線分別為Rl、R2並且Rl與R2相互垂直；下端關節8同樣由兩個轉動副即第三轉動副和第四轉動副組成，兩個轉動副的軸線分別為R3、R4並且R3與R4相互垂直；第一轉動副軸線Rl與減速器的輸出軸線RO相平行，靠近從動臂7兩端的第二轉動副與第三轉動副的軸線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動達到不同的位置時，其餘各轉動副在主動臂、從動臂和運動平臺的拉動下，做相應的運動，從而實現運動平臺在工作空間內做平動運動。
【權利要求】
1.一種僅含轉動副的空間三平動並聯機器人機構，其特徵在於該機構由固定平臺、運動平臺和聯接上述兩平臺的三條結構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、上端關節、從動臂以及下端關節組成；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接，從動臂一端通過上端關節與主動臂相聯接，從動臂另一端通過下端關節與運動平臺相聯接；上端關節由兩個轉動副即第一轉動副和第二轉動副組成，兩個轉動副的軸線相互垂直；下端關節同樣由兩個轉動副即第三轉動副和第四轉動副組成，兩個轉動副的軸線相互垂直；第一轉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動副與第三轉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 優先權日:2014年4月21日
【發明者】李彬, 李楊民, 趙新華, 趙磊, 楊玉維 申請人:天津理工大學