專利名稱：二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩自由度并聯(lián)機(jī)器人，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)抓放式操作的二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
電子、醫(yī)藥、包裝等輕工行業(yè)普遍存在對物料高速抓放操作的需求。專利文獻(xiàn) US7090458B2和ZL011M160. 2公開了一種可實(shí)現(xiàn)二自由度平動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)和兩對支鏈；在機(jī)架上安裝兩個(gè)伺服電機(jī)，動(dòng)平臺(tái)通過兩個(gè)分支與機(jī)架連接，形成并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)；兩個(gè)支鏈各含有兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)，分別作為驅(qū)動(dòng)桿組和從動(dòng)桿組，各運(yùn)動(dòng)件之間完全采用轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接；采用平行四邊形支鏈結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的二維平動(dòng)。上述機(jī)構(gòu)的局限性在于機(jī)構(gòu)每條支鏈各含兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件均在同一平面內(nèi)或平行于該平面，機(jī)構(gòu)在垂直于運(yùn)動(dòng)平面方向上剛度較差。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人，本發(fā)明是以空間機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)平面二自由度，可有效提高機(jī)器人機(jī)構(gòu)整體剛度，并能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的二維平動(dòng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是1. 一種二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人，包括靜平臺(tái)動(dòng)平臺(tái)和連接于所述靜平臺(tái)和所述動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈；所述三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈由第一連桿機(jī)構(gòu)、第二連桿機(jī)構(gòu)和第三連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成；所述第一連桿機(jī)構(gòu)、所述第二連桿機(jī)構(gòu)和所述第三連桿機(jī)構(gòu)均由主動(dòng)桿和從動(dòng)桿構(gòu)成；所述第二連桿機(jī)構(gòu)和所述第三連桿機(jī)構(gòu)是按照與所述第一連桿所在平面對稱地布置；所述靜平臺(tái)上設(shè)有第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿的一端均分別由所述第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，第二連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿與第三連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿通過一對錐齒輪嚙合，將第二驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力傳送至第三連桿機(jī)構(gòu)。所述第一連桿機(jī)構(gòu)、所述第二連桿機(jī)構(gòu)與所述第三連桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿的另一端均分別通過球鉸鏈與自身機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)桿的一端鉸連，所述從動(dòng)桿的另一端均分別通過球鉸鏈鉸接至動(dòng)平臺(tái)；所述從動(dòng)桿均包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的桿件，相互平行布置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人的有益效果是本發(fā)明是通過以空間布置的三條運(yùn)動(dòng)支鏈實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的二維移動(dòng)，有效解決平面機(jī)構(gòu)側(cè)向剛度不足問題?？蓪?shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有優(yōu)勢進(jìn)給方向，結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)性能好。


圖1是本發(fā)明二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人的三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人的俯視圖；圖3是圖2中A-A平面視圖。
圖中1-第二驅(qū)動(dòng)裝置2、3_錐齒輪軸4-第二主動(dòng)桿5、6_球鉸鏈7-第三主動(dòng)桿8、9_球鉸鏈10、11-從動(dòng)桿12、13-球鉸鏈14-動(dòng)平臺(tái)15-末端執(zhí)行器16、17、18、19-球鉸鏈20、21、22、23_從動(dòng)桿M、25_球鉸鏈26-第一主動(dòng)桿27靜平臺(tái)28-第一驅(qū)動(dòng)裝置
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是一種二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人，包括靜平臺(tái)27動(dòng)平臺(tái)14和連接于所述靜平臺(tái)27和所述動(dòng)平臺(tái)14之間的三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈，所述動(dòng)平臺(tái)14上設(shè)有末端執(zhí)行器15 ；所述靜平臺(tái)27上設(shè)有第一驅(qū)動(dòng)裝置1和第二驅(qū)動(dòng)裝置觀，所述三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈由第一連桿機(jī)構(gòu)四、第二連桿機(jī)構(gòu)30和第三連桿機(jī)構(gòu)31構(gòu)成；所述第一連桿機(jī)構(gòu)四、所述第二連桿機(jī)構(gòu)30和所述第三連桿機(jī)構(gòu)32均由主動(dòng)桿和從動(dòng)桿構(gòu)成；所述第二連桿機(jī)構(gòu)30和所述第三連桿機(jī)構(gòu)31是按照與所述第一連桿機(jī)構(gòu)所在平面對稱布置；所述第一連桿機(jī)構(gòu) 29和所述第二連桿機(jī)構(gòu)30的主動(dòng)桿的一端均分別由所述第一驅(qū)動(dòng)裝置1和第二驅(qū)動(dòng)裝置 28帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述第一連桿機(jī)構(gòu)四和所述第二連桿機(jī)構(gòu)30的主動(dòng)桿的另一端均分別通過球鉸鏈(5、6)7、擬4、25)與自身機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)桿10、1120、2122、23的一端鉸連，所述從動(dòng)桿 10、1120、2122、23的另一端均分別通過一球鉸鏈(5、6)7、擬4、2幻鉸接至動(dòng)平臺(tái)14 ；在所述第二驅(qū)動(dòng)裝置28的作用下，第二連桿機(jī)構(gòu)30和第三連桿機(jī)構(gòu)31的主動(dòng)桿4、7間通過一對錐齒輪嚙合，將動(dòng)力傳送至第三連桿機(jī)構(gòu)31的主動(dòng)桿7。本發(fā)明中三個(gè)連桿機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)桿10、1120、2122、23均包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的桿件，如圖1中所示的第一連桿機(jī)構(gòu)四中的從動(dòng)桿22和從動(dòng)桿23，第二連桿機(jī)構(gòu)30中的從動(dòng)桿10和從動(dòng)桿11，第三連桿機(jī)構(gòu)31中的從動(dòng)桿20和從動(dòng)桿21，每個(gè)連桿機(jī)構(gòu)四、30、31 中的從動(dòng)桿組10、1120、2122、23均平行布置。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如圖1所示，本發(fā)明的二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人包括靜平臺(tái)27，第一驅(qū)動(dòng)裝置觀， 第二驅(qū)動(dòng)裝置1，第一連桿機(jī)構(gòu)四，第二連桿機(jī)構(gòu)30，第三連桿機(jī)構(gòu)31，動(dòng)平臺(tái)14和末端執(zhí)行器15。第一驅(qū)動(dòng)裝置觀和第二驅(qū)動(dòng)裝置1安裝在靜平臺(tái)27上，所提供的運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)，可采用如圖1所示的伺服電機(jī)。第一連桿機(jī)構(gòu)四和第二連桿機(jī)構(gòu)30的一端連接驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)軸，另一端與動(dòng)平臺(tái)14鉸接。其中，第二驅(qū)動(dòng)裝置還與錐齒輪軸2連接，通過錐齒輪嚙合將動(dòng)力傳送至錐齒輪軸3。第三連桿機(jī)構(gòu)一端與錐齒輪軸3固接，另一端與動(dòng)平臺(tái)14連接。所述第一連桿機(jī)構(gòu)四、第二連桿機(jī)構(gòu)30、第三連桿機(jī)構(gòu)31具有相同的結(jié)構(gòu)。第一連桿機(jī)構(gòu)四由第一主動(dòng)桿沈、從動(dòng)桿22、從動(dòng)桿23組成。從動(dòng)桿22與從動(dòng)桿23結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，在第一主動(dòng)桿26和動(dòng)平臺(tái)14間構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。第一主動(dòng)桿沈一端與第一驅(qū)動(dòng)裝置28相連，另一端通過球鉸鏈M、球鉸鏈25與從動(dòng)桿23、從動(dòng)桿22相連。從動(dòng)桿23、從動(dòng)桿22的另一端通過球鉸鏈17、球鉸鏈18與動(dòng)平臺(tái)14相連。
第二連桿機(jī)構(gòu)30由第二主動(dòng)桿4、從動(dòng)桿10、從動(dòng)桿11組成。從動(dòng)桿10與從動(dòng)桿11結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，在第二主動(dòng)桿4和動(dòng)平臺(tái)14間構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。第二主動(dòng)桿4 一端與第二驅(qū)動(dòng)裝置1相連，另一端通過球鉸鏈5、球鉸鏈6與從動(dòng)桿11、從動(dòng)桿10相連。從動(dòng)桿11、從動(dòng)桿10的另一端通過球鉸鏈12、球鉸鏈13與動(dòng)平臺(tái)14相連。第三連桿機(jī)構(gòu)31由第三主動(dòng)桿7、從動(dòng)桿20、從動(dòng)桿21組成。從動(dòng)桿20與從動(dòng)桿21結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，在第三主動(dòng)桿7和動(dòng)平臺(tái)14間構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。第三主動(dòng)桿7 —端與錐齒輪軸3相連，另一端通過球鉸鏈8、球鉸鏈9與從動(dòng)桿20、從動(dòng)桿21相連。 從動(dòng)桿20、從動(dòng)桿21的另一端通過球鉸鏈19、球鉸鏈16與動(dòng)平臺(tái)14相連。如圖2所示，第一連桿機(jī)構(gòu)四位于A-A平面，第二連桿機(jī)構(gòu)30和第三連桿機(jī)構(gòu) 31關(guān)于A-A平面對稱。動(dòng)平臺(tái)14帶動(dòng)末端執(zhí)行器15相對于靜平臺(tái)27的運(yùn)動(dòng)可通過第一驅(qū)動(dòng)裝置1和第二驅(qū)動(dòng)裝置觀的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。第一驅(qū)動(dòng)裝置1和第二驅(qū)動(dòng)裝置觀提供驅(qū)動(dòng)時(shí)，動(dòng)平臺(tái)14將在A-A平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)二自由度平動(dòng)，如圖3中的兩個(gè)箭頭所示。本發(fā)明的二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人，以空間布置的三個(gè)連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)末端動(dòng)平臺(tái)的二維移動(dòng)，有效提高機(jī)構(gòu)整體剛度，同時(shí)較好地保持了平面機(jī)構(gòu)的高速度高加速度、高定位精度和重復(fù)定位精度的特點(diǎn)。盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人，包括靜平臺(tái)07)動(dòng)平臺(tái)(14)和連接于所述靜平臺(tái) (27)和所述動(dòng)平臺(tái)(14)之間的三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈；其特征在于，所述三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈由第一連桿機(jī)構(gòu)(四)、第二連桿機(jī)構(gòu)(30)和第三連桿機(jī)構(gòu)(31)構(gòu)成；所述第一連桿機(jī)構(gòu)( )、所述第二連桿機(jī)構(gòu)(30)和所述第三連桿機(jī)構(gòu)(31)均由主動(dòng)桿和從動(dòng)桿構(gòu)成；所述第二連桿機(jī)構(gòu)(30)和所述第三連桿機(jī)構(gòu)(31)是按照與所述第一連桿所在平面對稱地布置；所述靜平臺(tái)(XT)上設(shè)有第一驅(qū)動(dòng)裝置(1)和第二驅(qū)動(dòng)裝置( )，所述第一連桿機(jī)構(gòu) (29)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)(30)的主動(dòng)桿的一端均分別由所述第一驅(qū)動(dòng)裝置(1)和第二驅(qū)動(dòng)裝置08)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，第二連桿機(jī)構(gòu)(30)的主動(dòng)桿與第三連桿機(jī)構(gòu)(31)的主動(dòng)桿(7)通過一對錐齒輪(3)嚙合，將第二驅(qū)動(dòng)裝置08)的動(dòng)力傳送至第三連桿機(jī)構(gòu)(31)；所述第一連桿機(jī)構(gòu)( )、所述第二連桿機(jī)構(gòu)(30)與所述第三連桿機(jī)構(gòu)(31)的主動(dòng)桿 (4,7,26)的另一端均分別通過球鉸鏈(5、6) (7,8) (24,25)與自身機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)桿(10、11) (20,21) (22,23)的一端鉸連，所述從動(dòng)桿(IOUl) (20,21) (22,23)的另一端均分別通過球鉸鏈(12,13) (16,19) (17,18)鉸接至動(dòng)平臺(tái)(14)；所述從動(dòng)桿(IOUl) (20,21) (22,23)均包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的桿件，相互平行布置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二自由度空間并聯(lián)機(jī)器人，包括靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和連接于靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)支鏈。動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有末端執(zhí)行器；靜平臺(tái)上設(shè)有第一和第二驅(qū)動(dòng)裝置；三個(gè)支鏈均由主動(dòng)桿和一對相互平行的從動(dòng)桿組構(gòu)成；第一支鏈和第二支鏈的主動(dòng)桿分別由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；第二支鏈和第三支鏈對稱布置于第一支鏈所在平面；第二和第三支鏈的兩主動(dòng)桿之間布置一對錐齒輪，從而將第一驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力傳送至第三支鏈，三個(gè)支鏈從動(dòng)桿組的兩端分別與主動(dòng)桿和動(dòng)平臺(tái)球鉸接。本發(fā)明通過空間布置的三條運(yùn)動(dòng)支鏈實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的二維移動(dòng)，解決了平面機(jī)構(gòu)側(cè)向剛度不足問題，具有優(yōu)勢進(jìn)給方向，結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)性能好。
文檔編號B25J9/10GK102514003SQ201110428428
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者王攀峰, 趙學(xué)滿 申請人:天津大學(xué)