專利名稱：六自由度—三支鏈縮放式混合并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
主操縱手(主手)是一種機(jī)器人遙控設(shè)備，高性能的主操縱手對(duì)完成遙控操作任務(wù)，提高操作質(zhì)量至關(guān)重要。對(duì)于主從遙控操作中的主操縱手性能的要求是低慣量、低磨擦、高精度、高剛度、大工作空間、操作靈活、無回程間隙。主手機(jī)構(gòu)采用并聯(lián)形式是一種發(fā)展趨勢(shì)，并聯(lián)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置一般安裝在靠近底座部位，固定不動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度很低，使得機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)慣量??；機(jī)器人的動(dòng)平臺(tái)通過并聯(lián)方式與底座相連接，其承載能力高，剛度好，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)鏈短，誤差積累少，位置精度高，動(dòng)態(tài)性能好。在控制方面，并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解求解簡單，位置控制容易。因此近年來并聯(lián)機(jī)器人已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在航天、航空、海底作業(yè)、地下開發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)制造、計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療、生物工程和微電機(jī)系統(tǒng)等方面。然而并聯(lián)機(jī)器人的缺點(diǎn)是工作空間小(相對(duì)于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸)，描述復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)之間耦合大，造成可操作性差。在主從遙控操作中用作主操縱手受到了極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制一種六自由度——三支鏈縮放式混合并聯(lián)機(jī)器人，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)慣量小，無回程間隙，低磨擦，靈活性和可操作性好的特點(diǎn)。本發(fā)明由上平臺(tái)1、下平臺(tái)6、三個(gè)支鏈11組成，三個(gè)支鏈11沿著下平臺(tái)6圓周周向均布設(shè)置，三個(gè)支鏈11的下端分別固定在下平臺(tái)6的上平面上；三個(gè)支鏈11的上端分別與上平臺(tái)1的下端相連接；支鏈11由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10、連接桿2、平行四邊形中的一號(hào)連桿4、二號(hào)連桿12、三號(hào)連桿13、四號(hào)連桿14、內(nèi)電機(jī)15、外電機(jī)5、電機(jī)座16、等效球副的小豎桿7、橫桿8、萬向節(jié)3、A軸承18、B軸承9組成；平行四邊形中的一號(hào)連桿4和二號(hào)連桿12的上端由橫桿8一端的小軸17與其軸連接，平行四邊形中的一號(hào)連桿4的下端與三號(hào)連桿13的上端由軸連接，平行四邊形中的二號(hào)連桿12的下端與四號(hào)連桿14的上端由軸連接，平行四邊形中的三號(hào)連桿13的下端與外電機(jī)5的輸出軸由軸連接，平行四邊形中的四號(hào)連桿14的下端與內(nèi)電機(jī)15的輸出軸由軸連接，外電機(jī)5和內(nèi)電機(jī)15分別固定在電機(jī)座16的內(nèi)外兩側(cè)面上，電機(jī)座16與下平臺(tái)6固定連接，橫桿8的另一端與萬向節(jié)3相連接，小豎桿7的上端與連接桿2的下端相連接，小豎桿7的下端與萬向節(jié)3相連接，連接桿2的上端與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10相連接，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10的上端與上平臺(tái)1的下端相連接，小豎桿7的上端與連接桿2下端的連接處之間設(shè)有A軸承18；橫桿8一端的小軸17與平行四邊形中的一號(hào)連桿4和二號(hào)連桿12上端的連接處之間設(shè)有B軸承9。本發(fā)明采用三組支鏈連接上下平臺(tái)，每組支鏈為平行四邊形通過等效球副與連桿組成縮放式結(jié)構(gòu)的串并聯(lián)混合形式提高了剛度，減小了運(yùn)動(dòng)誤差，采用軸線相交于一點(diǎn)但不共面的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副等效球副的連接形式，擴(kuò)大了連桿的擺動(dòng)范圍，進(jìn)而增大了機(jī)構(gòu)的工作空間，驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在下平臺(tái)(底座)上，運(yùn)動(dòng)慣量?。恢ф湐?shù)少，降低了連桿之間的干涉。本發(fā)明的技術(shù)指標(biāo)自由度數(shù)六個(gè)；沿X、Y、Z三軸的直線行程±40°；位移重復(fù)定位精度0.1mm。整體尺寸不大于500mm×500mm×500mm(長×寬×高)。本發(fā)明與相同尺寸的并聯(lián)機(jī)器人相比，增大了工作范圍，提高了運(yùn)動(dòng)靈活性，從人體工程學(xué)考慮，更適合人的操作空間。同現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)慣量小，無回程間隙，低磨擦，可操作性好的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明一個(gè)支鏈11的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2的S向視圖，圖4是圖2的M處剖視圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施方式由上平臺(tái)1、下平臺(tái)6、三個(gè)支鏈11組成，三個(gè)支鏈11沿著下平臺(tái)6圓周周向均布設(shè)置，三個(gè)支鏈11的下端分別固定在下平臺(tái)6的上平面上；三個(gè)支鏈11的上端分別與上平臺(tái)1的下端相連接；支鏈11由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10、連接桿2、平行四邊形中的一號(hào)連桿4、二號(hào)連桿12、三號(hào)連桿13、四號(hào)連桿14、內(nèi)電機(jī)15、外電機(jī)5、電機(jī)座16、等效球副的小豎桿7、橫桿8、萬向節(jié)3、A軸承18、B軸承9組成；平行四邊形中的一號(hào)連桿4和二號(hào)連桿12的上端由橫桿8一端的小軸17與其軸連接，平行四邊形中的一號(hào)連桿4的下端與三號(hào)連桿13的上端由軸連接，平行四邊形中的二號(hào)連桿12的下端與四號(hào)連桿14的上端由軸連接，平行四邊形中的三號(hào)連桿13的下端與外電機(jī)5的輸出軸由軸連接，平行四邊形中的四號(hào)連桿14的下端與內(nèi)電機(jī)15的輸出軸由軸連接，外電機(jī)5和內(nèi)電機(jī)15分別固定在電機(jī)座16的內(nèi)外兩側(cè)面上，電機(jī)座16與下平臺(tái)6固定連接，橫桿8的另一端與萬向節(jié)3相連接，小豎桿7的上端與連接桿2的下端相連接，小豎桿7的下端與萬向節(jié)3相連接，連接桿2的上端與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10相連接，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10的上端與上平臺(tái)1的下端相連接，小豎桿7的上端與連接桿2下端的連接處之間設(shè)有A軸承18；橫桿8一端的小軸17與平行四邊形中的一號(hào)連桿4和二號(hào)連桿12上端的連接處之間設(shè)有B軸承9。A軸承18和B軸承9都是球軸承。
權(quán)利要求
1.六自由度——三支鏈縮放式混合并聯(lián)機(jī)器人，它由上平臺(tái)(1)、下平臺(tái)(6)、三個(gè)支鏈(11)組成，其特征在于三個(gè)支鏈(11)沿著下平臺(tái)(6)圓周周向均布設(shè)置，三個(gè)支鏈(11)的下端分別固定在下平臺(tái)(6)的上平面上，三個(gè)支鏈(11)的上端分別與上平臺(tái)(1)的下端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度——三支鏈縮放式混合并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于支鏈(11)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副(10)、連接桿(2)、平行四邊形中的一號(hào)連桿(4)、二號(hào)連桿(12)、三號(hào)連桿(13)、四號(hào)連桿(14)、內(nèi)電機(jī)(15)、外電機(jī)(5)、電機(jī)座(16)、等效球副的小豎桿(7)、橫桿(8)、萬向節(jié)(3)、A軸承(18)、B軸承(9)組成；平行四邊形中的一號(hào)連桿(4)和二號(hào)連桿(12)的上端由橫桿(8)一端的小軸(17)與其軸連接，平行四邊形中的一號(hào)連桿(4)的下端與三號(hào)連桿(13)的上端由軸連接，平行四邊形中的二號(hào)連桿(12)的下端與四號(hào)連桿(14)的上端由軸連接，平行四邊形中的三號(hào)連桿(13)的下端與外電機(jī)(5)的輸出軸由軸連接，平行四邊形中的四號(hào)連桿(14)的下端與內(nèi)電機(jī)(15)的輸出軸由軸連接，外電機(jī)(5)和內(nèi)電機(jī)(15)分別固定在電機(jī)座(16)的內(nèi)外兩側(cè)面上，電機(jī)座(16)與下平臺(tái)(6)固定連接，橫桿(8)的另一端與萬向節(jié)(3)相連接，小豎桿(7)的上端與連接桿(2)的下端相連接，小豎桿(7)的下端與萬向節(jié)(3)相連接，連接桿(2)的上端與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副(10)相連接，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副(10)的上端與上平臺(tái)(1)的下端相連接，小豎桿(7)的上端與連接桿(2)下端的連接處之間設(shè)有A軸承(18)；橫桿(8)一端的小軸(17)與平行四邊形中的一號(hào)連桿(4)和二號(hào)連桿(12)上端的連接處之間設(shè)有B軸承(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的六自由度——三支鏈縮放式混合并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于A軸承(18)和B軸承(9)是球軸承。
全文摘要
六自由度—三支鏈縮放式混合并聯(lián)機(jī)器人，它涉及并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。本發(fā)明由上平臺(tái)(1)、下平臺(tái)(6)、三個(gè)支鏈(11)組成，三個(gè)支鏈(11)沿著下平臺(tái)圓周周向均布設(shè)置，三個(gè)支鏈(11)的下端分別固定在下平臺(tái)(6)的上平面上；三個(gè)支鏈(11)的上端分別與上平臺(tái)(1)的下端相連接。本發(fā)明采用軸線相交于一點(diǎn)但不共面的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副等效球副的連接形式，擴(kuò)大了連桿的擺動(dòng)范圍，進(jìn)而增大了機(jī)構(gòu)的工作空間。本發(fā)明與相同尺寸的并聯(lián)機(jī)器人相比，增大了工作范圍，提高了運(yùn)動(dòng)靈活性，從人體工程學(xué)考慮，更適合人的操作空間。同現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)慣量小，無回程間隙，低摩擦，可操作性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J9/08GK1544209SQ20031010767
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月10日
發(fā)明者孫立寧, 孔民秀, 榮偉彬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)