並聯放大複合高速三自由度機器人臂的製作方法

2023-05-26 15:54:06

專利名稱：並聯放大複合高速三自由度機器人臂的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於機器人技術領域，具體地說是一種並聯放大複合高速三自由度機器人臂。
在現有技術中，能夠滿足高速作業要求的新型機器人臂機構的研究，是當今國際上機器人臂機構研究的前沿課題之一，隨著對機器人作業效率要求的提高，使得高速作業機器人臂機構的研究就顯得更為重要。國際上高速作業機器人臂機構的研究已有十幾年了，也研究出一些臂機構，由於高速作業機器人要求臂機構自身剛度很高，因而，並聯機構逐漸受到專家學者的格外注意，並已在特定的情況下應用。但由於並聯機構的作業範圍小，因而，在工業機器人中還沒廣為採用。
為解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種作業範圍較大的新型工業機器人臂機構，即並聯放大複合高速三自由度機器人臂。
本實用新型的目的是這樣實現的包括並聯機構和平面放大機構，其中並聯機構由上平臺、下平臺、三個分支組成，三個分支並聯安裝在上、下平臺之間，其中每個分支具有3個杆件A、B、C，從上至下依次安裝，具體為杆件A通過轉動副與上平臺連接；所述平面放大機構具有四個杆件D、E、F、G，之間均通過轉動副A連接，其相對兩桿件平行；其特徵在於所述並聯機構中的球副位於杆件A和杆件B之間，杆件B通過移動副與杆件C相連，所述杆件C固定於下平臺上；所述平面放大機構一方面通過轉動副B安裝於基座上，另一方面通過萬向節與並聯機構的上平臺相連；所述轉動副A的軸線垂直於平面放大機構所在平面，所述轉動副B的軸線垂直於基座的基座面；所述杆件A、B、C、D、E、F、G採用薄壁箱體結構。
本實用新型具有如下優點1.由於將平面放大機構與並聯機構有機地結合起來使本實用新型的運動範圍得到擴大。
2.本實用新型從運動輸入到運動輸出，其傳遞過程全部採用杆件，提高了臂機構的整體剛度和精度。
3.本實用新型並聯機構和平面放大機構中各杆件A、B、C、D、E、F、G全部採用薄壁箱體結構，在提高了抗彎抗扭強度的同時，極大地減輕了自身重量，增加了有效功率的輸出。


圖1為本實用新型主視圖。
圖2為本實用新型俯視圖。
圖3為本實用新型原理圖。
以下結合附圖對本實用新型結構及原理作進一步詳細說明。
如圖1、2、3所示，本實用新型包括並聯機構1和平面放大機構2，其中並聯機構1由上平臺11、下平臺12、三個分支13組成，三個分支13並聯安裝在上、下平臺11、12之間，其中每個分支13具有3個杆件A131、B132、C133，從上至下依次安裝，具體為杆件A131通過轉動副14與上平臺11連接；所述平面放大機構2具有四個杆件D21、E22、F23、G24，之間均通過轉動副A25連接，其相對兩桿件平行，所述杆件E22、G24分別為杆件D21、F23長度之和，所述萬向節27、轉動副B26、杆件G24末端H在空間一條直線上；所述並聯機構1中的球副15位於杆件A131和杆件B132之間，杆件B132通過移動副16與杆件C133相連，所述杆件C133固定於下平臺12上；所述平面放大機構2一方面通過轉動副B26安裝於基座3上，另一方面通過萬向節27與並聯機構1的上平臺11相連；所述轉動副A25的軸線垂直於平面放大機構2所在平面，所述轉動副B26的軸線垂直於基座3的基座面；所述杆件A131、B1 32、C133、D21、E22、F23、G24採用薄壁箱體結構。
本實用新型在863研究課題實驗中，其平面放大機構2輸出端H點，在負載25kg時，最高速度可達到10m/s。
本實用新型的運動原理如下並聯機構1具有高速三自由度，作為運動輸入部分，亦為驅動部分，平面放大機構2作為主臂，即運動的輸出部分，並聯機構1與平面放大機構2之間採用萬向節27為二個自由度連接；由於萬向節27和轉動副B26的使用，使得主臂末端H具有空間三個位置運動功能(X、Y、Z三坐標)；本實用新型通過控制裝置使並聯機構1進行三個位置(沿X、Y、Z三坐標)運動，則平面放大機構2可將並聯機構1的運動範圍進行放大輸出，即H點的範圍是萬向節27的軸心I點範圍經平面放大機構2放大後的結果，其放大範圍應根據實際使用需要而確定，本實施例將並聯機構1的運動範圍放大5倍輸出。
權利要求1.一種並聯放大複合高速三自由度機器人臂，包括並聯機構(1)和平面放大機構(2)，其中並聯機構(1)由上平臺(11)、下平臺(12)、三個分支(13)組成，三個分支(13)並聯安裝在上、下平臺(11、12)之間，其中每個分支(13)具有3個杆件A、B、C(131、132、133)，從上至下依次安裝，具體為杆件A(131)通過轉動副(14)與上平臺(11)連接；所述平面放大機構(2)具有四個杆件D、E、F、G(21、22、23、24)，之間均通過轉動副A(25)連接，其相對兩桿件平行；其特徵在於所述並聯機構(1)中的球副(15)位於杆件A(131)和杆件B(132)之間，杆件B(132)通過移動副(16)與杆件C(133)相連，所述杆件C(133)固定於下平臺(12)上；所述平面放大機構(2)一方面通過轉動副B(26)安裝於基座(3)上，另一方面通過萬向節(27)與並聯機構(1)的上平臺(11)相連。
2.按照權利要求1所述並聯放大複合高速三自由度機器人臂，其特徵在於所述轉動副A(25)的軸線垂直於平面放大機構(2)所在平面，所述轉動副B(26)的軸線垂直於基座(3)的基座面。
3.按照權利要求1所述並聯放大複合高速三自由度機器人臂，其特徵在於所述杆件A、B、C、D、E、F、G(131、132、133、21、22、23、24)採用薄壁箱體結構。
專利摘要本實用新型涉及機器人技術,具體地說是一種並聯放大複合高速三自由度機器人臂。包括並聯機構和平面放大機構,所述並聯機構中球副位於杆件A和杆件B之間,杆件B通過移動副與杆件C相連,所述杆件C固定於下平臺上;為主臂的平面放大機構一方面通過轉動副B安裝於基座上,另一方面通過萬向節與並聯機構的上平臺相連。作業範圍較大,重量輕,具有高的剛度和精度。
文檔編號B25J18/00GK2407900SQ0021098
公開日2000年11月29日 申請日期2000年3月3日 優先權日2000年3月3日
發明者李小凡, 王 忠, 原培章 申請人:中國科學院瀋陽自動化研究所