四軸並聯活動盤和四軸並聯機器人的製作方法

2023-06-08 09:19:11

本發明涉及機器人技術領域，尤其是涉及一種四軸並聯活動盤和四軸並聯機器人。

背景技術：

並聯機構可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以並聯方式驅動的一種閉環機構。並聯機器人和傳統工業用串聯機器人在哲學上呈對立統一的關係，和串聯機器人相比較，並聯機器人具有以下特點:(1)無累積誤差，精度較高；(2)驅動裝置可置於定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態響應好；(3)結構緊湊，剛度高，承載能力大；(4)完全對稱的並聯機構具有較好的各向同性；(5)工作空間較小。現有的四軸並聯機器人的活動盤包括三個球頭支架，可以使工件進行x、y、z以及旋轉四個自由度運動，然而，其驅動工件旋轉是通過安裝在中心的驅動電機單獨實現的，整個四軸並聯機器人需要安裝並負載驅動電機等驅動結構，本身負載較大，驅動電機等驅動結構也佔據工件的運動空間。

基於此，本發明提供了一種四軸並聯活動盤和四軸並聯機器人以解決上述的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種四軸並聯活動盤，以解決現有的四軸並聯機器人本身負載較大，工件運動空間小的技術問題。

本發明的目的還在於提供一種四軸並聯機器人,用於解決上述技術問題。

基於上述第一目的，本發明提供了一種四軸並聯活動盤，包括四個呈四邊形分布的球頭支架，每個所述球頭支架均與相鄰的兩個所述球頭支架通過連接杆連接，所述球頭支架與所述連接杆的端部轉動連接；

其中一根所述連接杆的兩端分別設置有第一齒輪，與之相鄰的兩根連接杆的其中一端分別設置有第二齒輪，兩個所述第一齒輪分別與兩個所述第二齒輪嚙合；

其中一對相鄰的兩個所述球頭支架分別與第一齒圈連杆的兩端轉動連接；

另一對相鄰的兩個所述球頭支架分別與第二齒圈連杆的兩端轉動連接；

所述第一齒圈連杆的中間和所述第二齒圈連杆的中間分別與驅動輪固定杆的兩端轉動連接；

所述驅動輪固定杆的中部設置有驅動輪，所述第二齒圈連杆上安裝有弧形的齒條，所述驅動輪和所述齒條嚙合；

所述驅動輪的中心固定有驅動軸，所述驅動軸與所述驅動輪固定杆轉動連接。

可選的，所述驅動輪位於所述驅動輪固定杆的上側。

可選的，所述驅動輪固定杆的下側設置有負載輪，所述驅動軸穿過所述負載輪的中心並與所述負載輪固接。

可選的，所述負載輪與所述驅動輪固定杆之間還設置有加強結構，用於加強其負載能力。

可選的，所述加強結構包括所述加強塊，所述加強塊上設置有通槽，所述驅動輪固定杆插裝在所述通槽內，所述驅動軸穿過所述加強塊並與所述加強塊轉動連接；

所述加強塊的兩端與所述驅動輪固定杆固接，所述負載輪的中心與所述加強塊轉動連接。

可選的，四根所述連接杆位於四個所述球頭支架的一側，所述第一齒圈連杆和所述第二齒圈連杆位於四個所述球頭支架的另一側。

可選的，所述連接杆、所述第一齒圈連杆和所述第二齒圈連杆與相應的所述球頭支架均通過銷軸鉸接。

可選的，其中一根所述連接杆的兩端分別設置有第一齒輪，與之相鄰的兩根連接杆的其中一端分別設置有第二齒輪，兩個所述第一齒輪分別與兩個所述第二齒輪嚙合。

可選的，與未設置有所述第二齒輪的連接杆連接的兩個所述球頭支架上分別設置有限位塊，用於限制相應的所述連接杆的轉動角度。

基於上述第二目的，本發明提供了一種四軸並聯機器人,所述四軸並聯機器人，應用了如上所述的四軸並聯活動盤。

本發明提供的所述四軸並聯活動盤，改變了原有的三個球頭支架聯動，變為四個球頭支架聯動，並帶動中心的驅動軸轉動，從而帶動工件轉動。不需要額外的通過驅動電機來帶動工件旋轉，減輕了整個活動盤的重量，因為第四軸替換了伸縮旋轉連接杆的方式驅動負載旋轉，活動盤本身不再受伸縮旋轉杆的自身空間限制，並且增加了工件的活動空間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的四軸並聯活動盤的結構示意圖；

圖2為圖1所示的四軸並聯活動盤的主視圖；

圖3為本發明實施例提供的四軸並聯活動盤的另一方向的結構示意圖；

圖4為圖2所示的四軸並聯活動盤的側視圖；

圖5為四軸並聯機器人的結構示意圖。

圖標：1-球頭支架；2-球頭支架；3-球頭支架；4-球頭支架；5-第一齒輪；6-連接杆；7-連接杆；8-連接杆；9-連接杆；10-第一齒圈連杆；11-第二齒圈連杆；12-驅動輪固定杆；13-驅動輪；14-齒條；15-驅動軸；16-負載輪；17-加強塊；18-限位塊；19-第二齒輪。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

四軸並聯活動盤實施例一

如圖1-4所示，在本實施例中提供了一種四軸並聯活動盤，所述四軸並聯活動盤包括四個呈四邊形分布的球頭支架(1、2、3、4)，每個所述球頭支架均與相鄰的兩個所述球頭支架通過連接杆(6、7、8、9)連接，所述球頭支架與所述連接杆的端部轉動連接；四個球頭支架(1、2、3、4)和四根連接杆(6、7、8、9)構成了正四角形，中心對稱設置。

其中一根所述連接杆的兩端分別設置有第一齒輪5，與之相鄰的兩根連接杆的其中一端分別設置有第二齒輪19，兩個所述第一齒輪5分別與兩個所述第二齒輪19嚙合；設置第一齒輪5和第二齒輪19是為了球頭支架相鄰的連杆與其自身夾角大小變化同步，始終連杆與球頭支架中心線對稱。

其中一對相鄰的兩個所述球頭支架(1、2)分別與第一齒圈連杆10的兩端轉動連接；

另一對相鄰的兩個所述球頭支架(3、4)分別與第二齒圈連杆11的兩端轉動連接；

所述第一齒圈連杆10的中間和所述第二齒圈連杆11的中間分別與驅動輪固定杆12的兩端轉動連接；

所述驅動輪固定杆12的中部設置有驅動輪13，所述第二齒圈連杆11上安裝有弧形的齒條14，所述驅動輪13和所述齒條14嚙合；驅動輪13的圓心位於四個球頭支架(1、2、3、4)的中心處，而驅動輪固定杆12關於驅動輪13的圓心對稱設置，且所述第一齒圈連杆10、所述第二齒圈連杆11分別關於所述驅動輪固定杆12的兩端對稱。

所述驅動輪13的中心固定有驅動軸15，所述驅動軸15與所述驅動輪固定杆12轉動連接。

本發明提供的所述四軸並聯活動盤，改變了原有的三個球頭支架聯動，變為四個球頭支架聯動，並帶動中心的驅動軸15轉動，從而帶動工件轉動。不需要額外的通過驅動電機來帶動工件旋轉，減輕了整個活動盤的負載，並且增加了工件的活動空間。

其工作原理為，以其中一個設置有第一齒輪5的球頭支架1為例說明，當這個球頭支架1靠近位於中心的所述驅動輪13時，與其連接的兩個連接杆(6、7)就會因咬合逐漸張開，從而帶動與之相鄰的兩個球頭支架(2、4)向外張開；而與之相鄰的另一個球頭支架2的另一根連接杆8就會因為咬合關係帶動球頭支架3靠近中心驅動輪13，同樣的原理，通過四根連接杆(6、7、8、9)與四個球頭支架(1、2、3、4)的鉸接關係，使球頭支架(1、3)和球頭支架(2、4)分別靠近和遠離驅動輪13。當然，四軸並聯機器人驅動四個球頭支架(1、2、3、4)是同步完成指定夾角的四邊形，滿足負載工件旋轉的夾角。

與此同時，由於第一齒圈連杆10和第二齒圈連杆11與球頭支架(1、2、3、4)的鉸接關係，第一齒圈連杆10和第二齒圈連杆11也會發生轉動，於是帶動齒條14繞其圓心轉動，從而帶動了中心輪的轉動，進而驅動了驅動軸15帶動工件轉動。

如圖1-4，本實施例的可選方案中，所述驅動輪13位於所述驅動輪固定杆12的上側，進一步的，所述驅動輪固定杆12的下側設置有負載輪16，所述驅動軸15穿過所述負載輪16的中心並與所述負載輪16固接。

通過負載輪16加強負載能力，便於與工件等連接，一上一下的布置便於安裝。

優選的，所述負載輪16與所述驅動輪固定杆12之間還設置有加強結構，用於加強其負載能力。

通過加強結構加強負載輪16與驅動輪固定杆12之間的連接強度，提高其負載能力。

優選的，所述加強結構包括所述加強塊17，所述加強塊17上設置有通槽，所述驅動輪固定杆12插裝在所述通槽內，所述驅動軸15穿過所述加強塊17並與所述加強塊17轉動連接；

所述加強塊17的兩端與所述驅動輪固定杆12固接，所述負載輪16的中心與所述加強塊17轉動連接。

通過所述加強塊17懸掛在驅動輪固定杆12上，驅動輪固定杆12插裝在加強塊17內，加強連接強度，增加負載能力。加強塊17也可以設置為與負載輪16轉動連接的軸承的軸承蓋加工成一體。

如圖1-4，本實施例的可選方案中，四根所述連接杆(6、7、8、9)位於四個所述球頭支架(1、2、3、4)的一側，所述第一齒圈連杆10和所述第二齒圈連杆11位於四個所述球頭支架(1、2、3、4)的另一側。

分兩側安裝加工較為方便，工件部局合理，方便安裝。

進一步的，所述連接杆、所述第一齒圈連杆10和所述第二齒圈連杆11與相應的所述球頭支架均通過銷軸鉸接。優選的，所述銷軸外套設有軸套。

通過銷軸和軸套來進行鉸接，便於安裝和固定。

如圖3，本實施例的可選方案中，與未設置有所述第二齒輪19的連接杆9連接的兩個所述球頭支架(3、4)上分別設置有限位塊18，用於限制相應的所述連接杆(6、8、9)的轉動角度。

通過限位塊18限制了連接杆的轉動角度，防止轉動角度過大導致超過齒圈行程發生碰撞。

四軸並聯機器人實施例

如圖5，該實施例提供了一種四軸並聯機器人，所述四軸並聯機器人應用了如上項所述的四軸並聯活動盤。

本申請除了保護上項所述的四軸並聯活動盤外，還保護了應用了該四軸並聯活動盤的四軸並聯機器人。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。