專利名稱：一種三自由度并聯(lián)機械手腕的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機械手腕，特別涉及一種并聯(lián)機械手腕。
背景技術：
采用并聯(lián)機構(gòu)作為機械手腕的研究成果較少，目前的機械手腕基本都是采用串聯(lián)機構(gòu)。中國專利CN201010161423. 3公開了一種含防卡死機構(gòu)的機械手腕，其主要特征在于通過軸承組合實現(xiàn)防卡死功能。中國專利CN201020698(^6. 5公開了一種串聯(lián)結(jié)構(gòu)的隔爆重型機械手腕，其主要特征在于隔爆且能重載。中國專利CN200810083584.8公開了一種關節(jié)式機械手腕，其主要特征在于采用串聯(lián)機構(gòu)組合成關節(jié)實現(xiàn)手腕功能。中國專利 CN200510136710. 8公開了一種適合水下作業(yè)的機械手腕，其主要特征在于可以在水下進行作業(yè)。由于串聯(lián)機構(gòu)有累計誤差，串聯(lián)結(jié)構(gòu)機械手腕的末端定位誤差較大，且均屬于非可控誤差。傳統(tǒng)機械臂末端安裝的機械手腕都是串聯(lián)機構(gòu)，其驅(qū)動電機一般位于轉(zhuǎn)動副附近，導致機械手腕各構(gòu)件重量大且運動慣量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種機構(gòu)簡單重量輕、靈巧度高、精度高的3自由度并聯(lián)機械手腕，其主要包括機座、動平臺以及連接它們的一個約束驅(qū)動支鏈和兩個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支鏈。三個支鏈兩端均呈正三角形對稱分布，分別與機座和動平臺連接，每個支鏈的驅(qū)動電機均安裝在靠近機座一側(cè)的移動副上。約束驅(qū)動支鏈由兩個轉(zhuǎn)動副和一個驅(qū)動移動副組成，構(gòu)成RI3R型串聯(lián)結(jié)構(gòu)支鏈，其中驅(qū)動移動副的一端通過轉(zhuǎn)動副與機座連接，該驅(qū)動移動副的另一端通過另一個轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，也可以加長上述轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動中心線與動平臺之間的長度。上述兩個轉(zhuǎn)動副的軸線分別平行于機座和動平臺的平面，上述轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動角均為180°時，其軸線垂直相錯且均與驅(qū)動移動副的中心線垂直相交。兩個結(jié)構(gòu)完全相同的驅(qū)動支鏈由一個萬向副、一個驅(qū)動移動副和一個球鉸組成，構(gòu)成UPS型串聯(lián)結(jié)構(gòu)支鏈。其中驅(qū)動移動副的一端通過萬向副與機座連接，該驅(qū)動移動副的另一端通過球鉸與動平臺連接連接。兩個驅(qū)動支鏈萬向副與機座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動軸線共線且垂直于約束驅(qū)動支鏈與機座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動軸線。三個支鏈的驅(qū)動電機的軸線均與其支鏈的驅(qū)動移動副的軸線重合。本發(fā)明所采用的機構(gòu)原型屬于2轉(zhuǎn)動1移動三自由度非對稱并聯(lián)機構(gòu)，其末端動平臺的自由度特性與約束驅(qū)動支鏈末端完全一樣，驅(qū)動支鏈對動平臺不起約束作用只提供驅(qū)動，驅(qū)動電機可以布置在每個支鏈距離機座較近的地方，從而大大減小動平臺的重量和
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貝里。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點 1、承載能力強、結(jié)構(gòu)簡單緊湊。2、累計誤差小、誤差可補償、末端工作空間大。3、靈巧度高，動平臺運動情況可以通過約束驅(qū)動分支鏈結(jié)構(gòu)調(diào)整實現(xiàn)改變，驅(qū)動分支鏈對動平臺運動不施加約束干擾，運動支鏈少、驅(qū)動靠近機座容易控制。
4、可以通過改變約束驅(qū)動支鏈與動平臺連接轉(zhuǎn)動副軸線到動平臺的距離調(diào)整機械手腕運動的靈活度。5、可實現(xiàn)機械臂末端附加機械手腕的2轉(zhuǎn)動1移動三自由度靈活操作要求。6、模塊化程度高，可安裝在各種機械臂、機器人末端作為末端執(zhí)行機械手腕作業(yè)。


圖1是本發(fā)明實施例1的立體示意簡圖。圖2是本發(fā)明實施例2的立體示意簡圖。
具體實施方式
實施例1
在圖1所示的一種3自由度并聯(lián)機械手腕的立體示意圖中，一個約束驅(qū)動支鏈和兩個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支鏈的兩端分別與機座1和動平臺10連接，且連接點均呈正三角形對稱分布，每個支鏈的驅(qū)動電機3、7均安裝在靠近機座一側(cè)的移動副上。約束驅(qū)動支鏈為RPR型串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中驅(qū)動移動副4的一端通過轉(zhuǎn)動副2與機座連接，該驅(qū)動移動副的另一端通過轉(zhuǎn)動副5與動平臺連接。上述兩個轉(zhuǎn)動副的軸線分別平行于機座和動平臺的平面，上述兩個轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動角均為180°時，其軸線垂直相錯且均與驅(qū)動移動副的中心線垂直相交。兩個結(jié)構(gòu)完全相同的驅(qū)動支鏈為UPS型串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中驅(qū)動移動副8的一端通過萬向副6與機座連接，該驅(qū)動移動副的另一端通過球鉸9與動平臺10連接。上述萬向副與機座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動軸線共線且垂直于約束驅(qū)動支鏈與機座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動軸線。三個支鏈的驅(qū)動電機的軸線均與其支鏈的驅(qū)動移動副的軸線重合。實施例2
在圖2所示的一種3自由度并聯(lián)機械手腕的立體示意圖中，增加了約束驅(qū)動支鏈中轉(zhuǎn)動副5的轉(zhuǎn)動中心線與動平臺10之間的長度，其它構(gòu)件及其連接關系與圖1相同。
權(quán)利要求
1.一種三自由度并聯(lián)機械手腕，其包括機座、動平臺以及連接它們的一個約束驅(qū)動支鏈和兩個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支鏈，其特征在于所述三個支鏈兩端均呈正三角形對稱分布，分別與機座和動平臺連接，每個支鏈的驅(qū)動電機均安裝在靠近機座一側(cè)的移動副上；所述約束驅(qū)動支鏈的驅(qū)動移動副的一端通過轉(zhuǎn)動副與機座連接，該驅(qū)動移動副的另一端通過另一個轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，上述兩個轉(zhuǎn)動副的軸線分別平行于機座和動平臺的平面，上述轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動角均為180°時，其軸線垂直相錯且均與驅(qū)動移動副的中心線垂直相交；所述兩個結(jié)構(gòu)完全相同的驅(qū)動支鏈的驅(qū)動移動副的一端通過萬向副與機座連接，該驅(qū)動移動副的另一端通過球鉸與動平臺連接連接，上述兩個驅(qū)動支鏈萬向副與機座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動軸線共線且垂直于約束驅(qū)動支鏈與機座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動軸線，三個支鏈的驅(qū)動電機的軸線均與其支鏈的驅(qū)動移動副的軸線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3自由度并聯(lián)機械手腕，其特征在于可加長約束驅(qū)動支鏈中轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動中心線與動平臺之間的長度。
全文摘要
一種三自由度并聯(lián)機械手腕，由機座、動平臺以及連接它們的一個約束驅(qū)動支鏈和兩個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支鏈構(gòu)成，三個支鏈兩端與機座和動平臺呈正三角形對稱分布，其中約束驅(qū)動支鏈由兩個轉(zhuǎn)動副和一個驅(qū)動移動副組成，構(gòu)成RPR型串聯(lián)結(jié)構(gòu)支鏈，并且通過轉(zhuǎn)動副與機座和動平臺連接。兩個完全相同的驅(qū)動支鏈均由一個萬向副、一個移動驅(qū)動副和一個球鉸組成，構(gòu)成UPS型串聯(lián)結(jié)構(gòu)支鏈，并且通過萬向副與機座連接，通過球鉸與動平臺連接。本發(fā)明具有承載能力強、穩(wěn)定性好、工作空間大、靈巧度高、結(jié)構(gòu)簡單、運動支鏈少、不容易干涉、無自微動、精度高、驅(qū)動靠近機座容易控制等優(yōu)點。
文檔編號B25J17/00GK102528817SQ20121000963
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者張典范, 榮譽, 金振林 申請人:燕山大學