一種具有三維平動一維轉動的並聯機構的製作方法
2023-07-12 00:27:46
專利名稱：一種具有三維平動一維轉動的並聯機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種機器人的具有空間三維平動一維轉動的 並聯機構。
背景技術：
根據專利US20090019960A1和EP1084802B1可知，現有的可實現三維平動一維轉 動的並聯機構，包括四個主動支鏈和一個動平臺，每條支鏈包括近架杆和遠架杆兩部分。其 中近架杆一端相對於固定機架僅具有一個移動或轉動自由度，另一端通過僅具有兩個迴轉 自由度的鉸鏈與遠架杆的一端連接；遠架杆另一端通過僅具有兩個迴轉自由度的鉸鏈與動 平臺連接，從而保證機構的平動；動平臺由四個部件組成，其中兩個部件需相互平行，另外 兩個部件與前述兩個相互平行的部件通過轉動鉸鏈連接，通過部件之間的相互轉動可實現 繞垂直於動平臺的軸線的轉動自由度，同時配以相應的放大機構可擴大轉角範圍。上述機 構的局限性在於只能實現繞垂直於動平臺軸線的轉動並且放大機構增加了動平臺的重 量，不利於提高機構效率。
發明內容
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種動平臺力傳遞效果好且設 計輕巧的具有三維平動一維轉動的並聯機構。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是一種具有三維平 動一維轉動的並聯機構，包括固定架、動平臺以及對稱布置在所述固定架與動平臺之間的 四條結構相同的支鏈；每條支鏈包括近架杆和兩個平行且等長的遠架杆，所述近架杆一端 與固定在固定架上的驅動端固接，另一端與上連接軸固接；所述遠架杆一端與所述上連接 軸球鉸接，另一端與固接在所述動平臺上的下連接軸球鉸接；所述動平臺包括同中心線且 水平布置的主平臺和副平臺，所述主平臺和所述副平臺的兩端分別連接有相對的所述下連 接軸，所述主平臺為封閉結構，所述副平臺嵌入在所述主平臺內部，所述主平臺和所述副平 臺通過轉動機構連接，所述轉動機構包括固接於副平臺上的螺母和通過軸承轉動連接在所 述主平臺上的絲槓，所述螺母和絲槓構成螺旋副，所述絲槓的中心線與所述動平臺的垂直 軸線重合，所述主平臺上固接有導向杆，所述副平臺滑動連接在所述導向杆上。本發明具有的優點和積極效果是結構簡單緊湊，運動方式明確，可滿足複雜抓放 操作的要求。由於驅動端的對稱分布，可提高機構在整個工作空間的剛度，將副平臺嵌入 主平臺中封閉式導向機構的導向性好，以及主、副動平臺設計輕巧，有利於提高機構的穩定 性，實現高速運動。
圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明中動平臺的結構示意圖。
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圖中1、固定架，2、伺服電機，3、減速器，4、近架杆，5、上連接軸，6a、6b、遠架杆， 7、動平臺，8、主平臺，9、副平臺，10、絲槓，11、螺母，12、滑動軸承，13、導向杆，14、下連接軸， 15、吸盤。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖 詳細說明如下請參閱圖1，一種具有三維平動一維轉動的並聯機構，包括固定架1、伺服電機2、 減速器3、動平臺7以及對稱布置在所述固定架1與動平臺7之間的四條結構相同的支鏈構 成；每條支鏈由近架杆4、上連接軸5、兩個相互平行且等長的遠架杆6a和遠架杆6b構成。 所述近架杆4的一端與固定於固定架1的減速器3的輸出端固接，該減速器的另一端與所 述伺服電機2固接，近架杆4的另一端與上連接軸5固接；所述遠架杆6a和遠架杆6b的一 端分別通過球鉸鏈與所述上連接軸5連接，另一端也分別通過球鉸鏈與固接於所述動平臺 7上的下連接軸14球鉸接。所述伺服電機2和減速器3為與其固接的近架杆4提供一個轉 動自由度。請參閱圖2，所述動平臺7由主平臺8、副平臺9構成，所述副平臺9嵌入主平臺8 內部，所述主平臺8兩側對稱布置兩個導向杆13，所述導向杆13與主平臺8固接，所述副平 臺9對應於導向杆13對稱布置兩個滑動軸承12，所述滑動軸承12固定內置於所述副平臺 9內，所述兩個導向杆13與所對應的滑動軸承12構成一個導向機構，所述導向機構限制了 副平臺9相對於主平臺8隻能沿導向杆13方向的移動。上述結構可以限制主平臺8和副平臺9的三個迴轉自由度，即主平臺8和副平臺 9均可實現三維平動，而副平臺9除隨主平臺8三維平動外，還可沿固接於主平臺8上的導 向杆13實現與主平臺的相對移動。主平臺8和副平臺9分別與相應的導向杆13和滑動軸承12固接，可保證機構有 較高的剛度和轉動精度，副平臺9嵌入主平臺8內部，從而有效提高運動的穩定性。請參閱圖2，所述動平臺7配以轉動機構可實現吸盤15繞垂直於動平臺7的軸線 ζ軸的轉動。所述轉動機構由絲槓10和螺母11構成，所述螺母11和絲槓10構成螺旋副， 所述螺母11與副平臺9固接，可隨副平臺9移動，所述絲槓10通過軸承轉動連接在主平臺 8上，可以將螺母11沿主平臺導向杆的移動轉化為絲槓10的轉動，絲槓10的中心線線與 動平臺7的垂直軸線ζ軸重合，所述吸盤15固接在所述絲槓10上，從而使吸盤15也繞軸 線ζ軸轉動。該機構通過轉動機構和導向機構可以將主、副平臺沿導向杆的相對錯動轉化 為絲槓繞其軸線的轉動。本發明與現有技術相比，其不同點在於(1)將主平臺8作成封閉結構，且採用兩端固定的導向機構，有利於提高機構的剛 度和穩定性。(2)導向作用通過兩個導向杆分別相對於對應的滑動軸承的滑動實現。本發明將副平臺嵌入在主平臺內部，其結構緊湊，剛度和穩定性好，導向機構和轉 動機構設計輕巧，減少了運動質量，易實現高速抓取，且滿足複雜抓放操作的要求。儘管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，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，並不是限制性的，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和權利要求所保護的範圍情況下，還可 以作出很多形式，這些均屬於本發明的保護範圍之內。
權利要求
1. 一種具有三維平動一維轉動的並聯機構，包括固定架、動平臺以及對稱布置在所述 固定架與動平臺之間的四條結構相同的支鏈；每條支鏈包括近架杆和兩個平行且等長的遠 架杆，所述近架杆一端與固定在固定架上的驅動端固接，另一端與上連接軸固接；所述遠架 杆一端與所述上連接軸球鉸接，另一端與固接在所述動平臺上的下連接軸球鉸接；所述動 平臺包括同中心線且水平布置的主平臺和副平臺，所述主平臺和所述副平臺的兩端分別連 接有相對的所述下連接軸，其特徵在於，所述主平臺為封閉結構，所述副平臺嵌入在所述主 平臺內部，所述主平臺和所述副平臺通過轉動機構連接，所述轉動機構包括固接於副平臺 上的螺母和通過軸承轉動連接在所述主平臺上的絲槓，所述螺母和絲槓構成螺旋副，所述 絲槓的中心線與所述動平臺的垂直軸線重合，所述主平臺上固接有導向杆，所述副平臺滑 動連接在所述導向杆上。
全文摘要
本發明公開了一種具有三維平動一維轉動的並聯機構，包括固定架、動平臺以及對稱布置在所述固定架與動平臺之間的四條結構相同的支鏈；所述動平臺包括同中心線且水平布置的主平臺和副平臺，所述主平臺為封閉結構，所述副平臺嵌入在所述主平臺內部，所述主平臺和所述副平臺通過轉動機構連接，所述轉動機構包括固接於副平臺上的螺母和通過軸承轉動連接在所述主平臺上的絲槓，所述螺母和絲槓構成螺旋副，所述絲槓的中心線與所述動平臺的垂直軸線重合，所述主平臺上固接有導向杆，所述副平臺滑動連接在所述導向杆上。本發明結構緊湊，剛度和穩定性好，導向機構和轉動機構設計輕巧，減少了運動質量，易實現高速抓取，且滿足複雜抓放操作的要求。
文檔編號B25J9/08GK102069497SQ20101061425
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者劉松濤, 宋軼民, 梅江平, 汪滿新, 王輝, 趙學滿, 黃田 申請人:天津大學