專利名稱：一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)機器人領(lǐng)域，特別是一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺。 用于多自由度實驗平臺、天線座、并聯(lián)機床以及飛行模擬器等結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，通過對伺服電機的控制來實現(xiàn)對六自由度并聯(lián)機器人平臺的控制。
背景技術(shù)：
通常機器人機構(gòu)分為開環(huán)機構(gòu)和閉環(huán)機構(gòu)兩類，以開環(huán)機構(gòu)為機器人機構(gòu)原型的叫串聯(lián)機構(gòu)，以閉環(huán)機構(gòu)為機器人原型的為并聯(lián)機構(gòu)，與串聯(lián)機構(gòu)相比，并聯(lián)機器人不僅剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承載能力大，而且微動精度高，運動負荷小等優(yōu)點，因而并聯(lián)機器人在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。六自由度并聯(lián)機構(gòu)是并聯(lián)機器人機構(gòu)中的一大類，最早的六自由度機器人最早應(yīng)用在飛行模擬器上，后來作為機器人機構(gòu)使用，被稱為并聯(lián)機器人，從完全并聯(lián)角度出發(fā)，這類機器人必須具有6個運動鏈，但現(xiàn)在的并聯(lián)機器人也有擁有3個運動鏈的并聯(lián)機構(gòu)。傳統(tǒng)的并聯(lián)機器人機構(gòu)，尤其是六自由度機構(gòu)一般采用6跟獨立伸縮的支桿來保證動平臺具有6個自由度，實際應(yīng)用中一般采用液壓傳動、直線電機等驅(qū)動技術(shù)，往往造成六自由度機器人制造成本提高，維護保養(yǎng)較為困難，而且由于驅(qū)動裝置同時也是承載裝置， 因此此類機器人平臺可靠性不佳，承載能力小。另有一些并聯(lián)機器人在實際應(yīng)用中，將電機至于關(guān)節(jié)處，這導(dǎo)致了并聯(lián)機器人承載能力下降，支鏈運動慣量過大等不良后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于已有技術(shù)存在的問題提供一種六自由度機器人平臺，在保證具有六自由度運動的前提下，使機器人具有較大的承載能力，同時具有較低的制造成本，易于維護保養(yǎng)，并且還應(yīng)保障具有較高的精度，剛度大，機構(gòu)簡單，運動慣量小等優(yōu)點。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來達到上述目的一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺包括定平臺、動平臺以及六條支鏈。所述定平臺上，分布有十二個鉸孔，所述第一鉸孔、第二鉸孔、第三鉸孔、第四鉸孔、第五鉸孔、第六鉸孔均勻分布在一圓周上，所述第七鉸孔、第八鉸孔、第九鉸孔、第十鉸孔、第十一鉸孔、第十二鉸孔均勻分布在另一圓周上，且兩圓周同心，所述定平臺上各鉸孔軸線與鉸孔所分布的圓周相切，所述第一鉸孔的軸線與第七鉸孔的軸線平行，第二鉸孔的軸線與第八鉸孔的軸線平行，第三鉸孔的軸線與第九鉸孔的軸線平行，第四鉸孔的軸線與第十鉸孔的軸線平行，第五鉸孔的軸線與第十一鉸孔的軸線平行，第六鉸孔與第十二鉸孔的軸線平行。所述動平臺上，分布有六個球鉸副，所述第七球鉸副、第八球鉸副、第九球鉸副、第十球鉸副、第H^一球鉸副、第十二球鉸副均勻分布在同一圓周上。所述六條支鏈包括第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈、第五支鏈和第六支鏈。
所述第一支鏈由第一主動桿、第一連桿、第七連桿、第十三連桿組成，第一主動桿一端通過第一鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十三鉸孔與第一連桿鉸接，第一連桿另一端通過第十九鉸孔與第七連桿鉸接，第七連桿一端通過第七鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第一球鉸副與第十三連桿連接，第十三連桿另一端通過第七球鉸副與動平臺連接。所述第二支鏈由第二主動桿、第二連桿、第八連桿、第十四連桿組成，第二主動桿一端通過第二鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十四鉸孔與第二連桿鉸接，第二連桿另一端通過第二十鉸孔與第八連桿鉸接，第八連桿一端通過第八鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第二球鉸副與第十四連桿連接，第十四連桿另一端通過第八球鉸副與動平臺連接。所述第三支鏈由第三主動桿、第三連桿、第九連桿、第十五連桿組成，第三主動桿一端通過第三鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十五鉸孔與第三連桿鉸接，第三連桿另一端通過第二十一鉸孔與第九連桿鉸接，第九連桿一端通過第九鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第三球鉸副與第十五連桿連接，第十五連桿另一端通過第九球鉸副與動平臺連接。所述第四支鏈由第四主動桿、第四連桿、第十連桿、第十六連桿組成，第四主動桿一端通過第四鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十六鉸孔與第四連桿鉸接，第四連桿另一端通過第二十二鉸孔與第十連桿鉸接，第十連桿一端通過第十鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第四球鉸副與第十六連桿連接，第十六連桿另一端通過第十球鉸副與動平臺連接。所述第五支鏈由第五主動桿、第五連桿、第i^一連桿、第十七連桿組成，第五主動桿一端通過第五鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十七鉸孔與第五連桿鉸接，第五連桿另一端通過第二十三鉸孔與第十一連桿鉸接，第十一連桿一端通過第十一鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第五球鉸副與第十七連桿連接，第十七連桿另一端通過第十一球鉸副與動平臺連接。所述第六支鏈由第六主動桿、第六連桿、第十二連桿、第十八連桿組成，第六主動桿一端通過第六鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十八鉸孔與第六連桿鉸接，第六連桿另一端通過第二十四鉸孔與第十二連桿鉸接，第十二連桿一端通過第十二鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第六球鉸副與第十八連桿連接，第十八連桿另一端通過第十二球鉸副與動平臺連接。所述第一主動桿、第二主動桿、第三主動桿、第四主動桿、第五主動桿、第六主動桿分別由安裝在定平臺上的第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機、第五伺服電機、第六伺服電機通過編程控制進行驅(qū)動，從而使各主動桿獨立自由運動，使動平臺獲得6個獨立的運動，即6個自由度。本發(fā)明突出優(yōu)點在于1，采用全新并聯(lián)機構(gòu)作為機器人平臺，采用六條支鏈來保證機器人具有六自由度的同時，采用閉環(huán)子鏈的形式，在每條支鏈增加一支鏈，專門用來驅(qū)動機器人平臺，即避免了機器人平臺各支鏈即作承重鏈又作驅(qū)動鏈的弊端，又避免了將電機安裝在鉸鏈關(guān)節(jié)處， 這樣的設(shè)計增加了該并聯(lián)機器人機構(gòu)的剛度，提高了承載能力，并改善了該機器人平臺的力學(xué)性能。2，該可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺由于采用伺服電機作為驅(qū)動器，代替了傳統(tǒng)液壓傳動、直線電機等驅(qū)動形式，降低了制造成本，同時易于維護保養(yǎng)，各主動桿由伺服電機驅(qū)動，易于編程控制，實用性強。
3，該可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺應(yīng)用范圍廣泛，可應(yīng)用于多自由度實驗平臺、天線座、機床以及飛行模擬器等場所，只需在動平臺上加裝不能執(zhí)行機構(gòu)便能實現(xiàn)功能擴展。


圖I為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺示意圖。
圖2為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺的定平臺示意圖。
圖3為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第一支鏈?zhǔn)疽鈭D。
圖4為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第二支鏈?zhǔn)疽鈭D。
圖5為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第三支鏈?zhǔn)疽鈭D。
圖6為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第四支鏈?zhǔn)疽鈭D。
圖7為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第五支鏈?zhǔn)疽鈭D。
圖8為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第六支鏈?zhǔn)疽鈭D。
圖9為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第一支鏈安裝示意圖。
圖10為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第二支鏈安裝示意圖。
圖11為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第三支鏈安裝示意圖。
圖12為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第四支鏈安裝示意圖。
圖13為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第五支鏈安裝示意圖。
圖14為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺第六支鏈安裝示意圖。
圖15為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺6條支鏈與定平臺臺示意圖。
圖16為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺的動平臺示意圖。
圖17為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺俯視圖。
圖18為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺工作示意圖一。
圖19為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺工作示意圖二。
圖20為本發(fā)明所述一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺工作示意圖三。
具體實施方式
以下通過附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。
對照圖1，一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺包括定平臺68、動平臺67以及六條支鏈。
對照圖I、圖2，所述定平臺68上，分布有十二個鉸孔，所述第一鉸孔I、第二鉸孔2、第三鉸孔3、第四鉸孔4、第五鉸孔5、第六鉸孔6均勻分布在一圓周上，所述第七鉸孔7、第八鉸孔8、第九鉸孔9、第十鉸孔10、第十一鉸孔11、第十二鉸孔12均勻分布在另一圓周上，且兩圓周同心，所述定平臺68上各鉸孔軸線與鉸孔所分布的圓周相切，所述第一鉸孔I 的軸線與第七鉸孔7的軸線平行，第二鉸孔2的軸線與第八鉸孔8的軸線平行，第三鉸孔3 的軸線與第九鉸孔9的軸線平行，第四鉸孔4的軸線與第十鉸孔10的軸線平行，第五鉸孔 5的軸線與第i^一鉸孔11的軸線平行，第六鉸孔6與第十二鉸孔12的軸線平行。
對照圖15、圖16，所述動平臺67上，分布有六個球鉸副，所述第七球鉸副61、第八球鉸副62、第九球鉸副63、第十球鉸副64、第i^一球鉸副65、第十二球鉸副66均勻分布一圓周上。
對照圖I、圖15，所述六條支鏈包括第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈、第五支鏈和第六支鏈。
對照圖I、圖3、圖9、圖15,所述第一支鏈由第一主動桿13、第一連桿49、第七連桿 31、第十三連桿55組成，第一主動桿13 —端通過第一鉸孔I與定平臺68鉸接，另一端通過第十三鉸孔19與第一連桿49鉸接，第一連桿49另一端通過第十九鉸孔25與第七連桿31 鉸接，第七連桿31 —端通過第七鉸孔7與定平臺68鉸接，另一端通過第一球鉸副37與第十三連桿55連接，第十三連桿55另一端通過第七球鉸副61與動平臺67連接。
對照圖I、圖4、圖10、圖15，所述第二支鏈由第二主動桿14、第二連桿50、第八連桿32、第十四連桿56組成，第二主動桿14 一端通過第二鉸孔2與定平臺68鉸接，另一端通過第十四鉸孔20與第二連桿50鉸接，第二連桿50另一端通過第二十鉸孔26與第八連桿 32鉸接，第八連桿32 —端通過第八鉸孔8與定平臺68鉸接，另一端通過第二球鉸副38與第十四連桿56連接，第十四連桿56另一端通過第八球鉸副62與動平臺67連接。
對照圖I、圖5、圖11、圖15，所述第三支鏈由第三主動桿15、第三連桿51、第九連桿33、第十五連桿57組成，第三主動桿15 —端通過第三鉸孔3與定平臺68鉸接，另一端通過第十五鉸孔21與第三連桿51鉸接，第三連桿51另一端通過第二十一鉸孔27與第九連桿33鉸接，第九連桿33 —端通過第九鉸孔9與定平臺68鉸接，另一端通過第三球鉸副39 與第十五連桿57連接，第十五連桿57另一端通過第九球鉸副63與動平臺67連接。
對照圖I、圖6、圖12、圖15，所述第四支鏈由第四主動桿16、第四連桿52、第十連桿34、第十六連桿58組成，第四主動桿16 —端通過第四鉸孔4與定平臺68鉸接，另一端通過第十六鉸孔22與第四連桿52鉸接，第四連桿52另一端通過第二十二鉸孔28與第十連桿34鉸接，第十連桿34 —端通過第十鉸孔10與定平臺68鉸接，另一端通過第四球鉸副 40與第十六連桿58連接,第十六連桿58另一端通過第十球鉸副64與動平臺67連接。
對照圖I、圖7、圖13、圖15，所述第五支鏈由第五主動桿17、第五連桿53、第i^一連桿35、第十七連桿59組成,第五主動桿17 —端通過第五鉸孔5與定平臺68鉸接，另一端通過第十七鉸孔23與第五連桿53鉸接，第五連桿53另一端通過第二十三鉸孔29與第 i 連桿35鉸接,第^ 連桿35 —端通過第^ 鉸孔11與定平臺68鉸接,另一端通過第五球鉸副41與第十七連桿59連接，第十七連桿59另一端通過第十一球鉸副65與動平臺 67連接。
對照圖I、圖8、圖14、圖15，所述第六支鏈由第六主動桿18、第六連桿54、第十二連桿36、第十八連桿60組成,第六主動桿18 —端通過第六鉸孔6與定平臺68鉸接，另一端通過第十八鉸孔24與第六連桿54鉸接，第六連桿54另一端通過第二十四鉸孔30與第十二連桿36鉸接,第十二連桿36 —端通過第十二鉸孔12與定平臺68鉸接,另一端通過第六球鉸副42與第十八連桿60連接，第十八連桿60另一端通過第十二球鉸副66與動平臺 67連接。
對照圖I、圖2、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20，所述第一主動桿13、第二主動桿14、第三主動桿15、第四主動桿16、第五主動桿17、第六主動桿18分別由安裝在定平臺68 上的第一伺服電機43、第二伺服電機44、第三伺服電機45、第四伺服電機46、第五伺服電機 47、第六伺服電機48通過編程控制進行驅(qū)動，從而使各主動桿獨立自由運動，使動平臺67 獲得6個獨立的運動，即6個自由度。
權(quán)利要求
1.一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺包括定平臺、動平臺以及六條支鏈組成， 其特征在于所述定平臺上，分布有十二個鉸孔，所述第一鉸孔、第二鉸孔、第三鉸孔、第四鉸孔、第五鉸孔、第六鉸孔均勻分布在一圓周上，所述第七鉸孔、第八鉸孔、第九鉸孔、第十鉸孔、第十一鉸孔、第十二鉸孔均勻分布在另一圓周上，且兩圓周同心，所述定平臺上各鉸孔軸線與鉸孔所分布的圓周相切，所述第一鉸孔的軸線與第七鉸孔的軸線平行，第二鉸孔的軸線與第八鉸孔的軸線平行，第三鉸孔的軸線與第九鉸孔的軸線平行，第四鉸孔的軸線與第十鉸孔的軸線平行，第五鉸孔的軸線與第十一鉸孔的軸線平行，第六鉸孔與第十二鉸孔的軸線平行，所述動平臺上，分布有六個球鉸副，所述第七球鉸副、第八球鉸副、第九球鉸副、第十球鉸副、第H^一球鉸副、第十二球鉸副均勻分布在同一圓周上，所述六條支鏈包括第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈、第五支鏈和第六支鏈， 所述第一支鏈由第一主動桿、第一連桿、第七連桿、第十三連桿組成，第一主動桿一端通過第一鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十三鉸孔與第一連桿鉸接，第一連桿另一端通過第十九鉸孔與第七連桿鉸接，第七連桿一端通過第七鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第一球鉸副與第十三連桿連接，第十三連桿另一端通過第七球鉸副與動平臺連接，所述第二支鏈由第二主動桿、第二連桿、第八連桿、第十四連桿組成，第二主動桿一端通過第二鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十四鉸孔與第二連桿鉸接，第二連桿另一端通過第二十鉸孔與第八連桿鉸接，第八連桿一端通過第八鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第二球鉸副與第十四連桿連接，第十四連桿另一端通過第八球鉸副與動平臺連接，所述第三支鏈由第三主動桿、第三連桿、第九連桿、第十五連桿組成，第三主動桿一端通過第三鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十五鉸孔與第三連桿鉸接，第三連桿另一端通過第二十一鉸孔與第九連桿鉸接，第九連桿一端通過第九鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第三球鉸副與第十五連桿連接，第十五連桿另一端通過第九球鉸副與動平臺連接，所述第四支鏈由第四主動桿、第四連桿、第十連桿、第十六連桿組成，第四主動桿一端通過第四鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十六鉸孔與第四連桿鉸接，第四連桿另一端通過第二十二鉸孔與第十連桿鉸接，第十連桿一端通過第十鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第四球鉸副與第十六連桿連接，第十六連桿另一端通過第十球鉸副與動平臺連接，所述第五支鏈由第五主動桿、第五連桿、第i^一連桿、第十七連桿組成，第五主動桿一端通過第五鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十七鉸孔與第五連桿鉸接，第五連桿另一端通過第二十三鉸孔與第十一連桿鉸接，第十一連桿一端通過第十一鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第五球鉸副與第十七連桿連接，第十七連桿另一端通過第十一球鉸副與動平臺連接，所述第六支鏈由第六主動桿、第六連桿、第十二連桿、第十八連桿組成，第六主動桿一端通過第六鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第十八鉸孔與第六連桿鉸接，第六連桿另一端通過第二十四鉸孔與第十二連桿鉸接，第十二連桿一端通過第十二鉸孔與定平臺鉸接，另一端通過第六球鉸副與第十八連桿連接，第十八連桿另一端通過第十二球鉸副與動平臺連接，所述第一主動桿、第二主動桿、第三主動桿、第四主動桿、第五主動桿、第六主動桿分別由安裝在定平臺上的第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機、第五伺服電機、第六伺服電機驅(qū)動。
全文摘要
一種可控機構(gòu)式六自由度并聯(lián)機器人平臺包括定平臺、動平臺以及六條支鏈構(gòu)成。所述機器人平臺定平臺、動平臺通過六條支鏈連接，所述六條支鏈分別由安裝在定平臺上的六臺伺服電機驅(qū)動，該機器人平臺具有六個自由度，靈活性高，由于各伺服電機安裝在定平臺上，該機器人平臺承載能力強，可廣泛應(yīng)用于多自由度實驗平臺、天線座、機床以及飛行模擬器等場所。
文檔編號B25J9/08GK102528796SQ201210008038
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者張 林, 張金玲, 李小清, 潘宇晨, 王建亮, 王紅州, 蔡敢為, 黃院星 申請人:廣西大學(xué)