四自由度高速并聯(lián)機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四自由度高速并聯(lián)機(jī)械手，包括固定架、動平臺以及布置在固定架與動平臺之間的呈中心對稱布置的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，固定架上安裝有四個驅(qū)動裝置，每條支鏈各含一平行四邊形結(jié)構(gòu)。動平臺包括一個中心板、兩個擺桿、一個絲杠和一個吸盤，絲杠的一端與中心板之間通過第一轉(zhuǎn)動副連接，絲杠上設(shè)有一螺母；中心板上相對的兩側(cè)分別通過轉(zhuǎn)動副與兩個擺桿的一端連接，每個擺桿均分別通過一連桿連接至螺母，連桿與其兩端的擺桿和螺母之間的連接均分別采用一第二轉(zhuǎn)動副連接，構(gòu)成一平面六桿機(jī)構(gòu)，在驅(qū)動裝置的作用下，動平臺實(shí)現(xiàn)變形運(yùn)動，經(jīng)螺母絲杠的配合作用，實(shí)現(xiàn)吸盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。該動平臺運(yùn)動靈活，受力均勻，運(yùn)動精度高。
【專利說明】四自由度局速并聯(lián)機(jī)械手
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種機(jī)器人的具有空間三維平動一維轉(zhuǎn)動自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在高速物料抓放領(lǐng)域多采用可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動的四自由度并聯(lián)機(jī)械手。專利文獻(xiàn)US20090019960和EP1084802公開了一種可實(shí)現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括四個主動支鏈和一個動平臺。該機(jī)構(gòu)的動平臺受驅(qū)動的部件只有兩個，這兩個部件相當(dāng)于平行四邊形的一組對邊，這樣的驅(qū)動方式不靈活，受力不均勻，不利于機(jī)構(gòu)的順暢運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種四自由度高速并聯(lián)機(jī)械手，其中的動平臺力傳遞效果好，使用壽命長且設(shè)計(jì)巧妙。
[0004]本發(fā)明一種四自由度高速并聯(lián)機(jī)械手的技術(shù)方案是:該機(jī)械手包括固定架、動平臺以及布置在所述固定架與動平臺之間的呈中心對稱布置的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，所述固定架上安裝有四個驅(qū)動裝置，每條支鏈由近架桿、上連接軸、兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿和下連接軸構(gòu)成；四條支鏈中，所有近架桿的一端分別一一對應(yīng)的與安裝在固定架上的四個驅(qū)動裝置的輸出端固接，所述近架桿的另一端與上所述連接軸固接，兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿的一端分別通過球鉸鏈與所述上連接軸球鉸接，兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿的另一端分別通過球鉸鏈與所述下連接軸球鉸接；每條支鏈上的所述下連接軸、所述上連接軸和兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明中，所述動平臺包括一個中心板、兩個擺桿、一個絲杠和一個吸盤，所述絲杠的一端與所述中心板之間通過第一轉(zhuǎn)動副連接，所述絲杠上設(shè)有一螺母，所述吸盤與所述絲杠的另一端固接；所述中心板上相對的兩側(cè)分別通過轉(zhuǎn)動副與兩個擺桿的一端連接，每個擺桿均分別通過一連桿連接至所述螺母，所述連桿與其兩端的擺桿和螺母之間的連接均分別采用一第二轉(zhuǎn)動副連接，上述第一轉(zhuǎn)動副的回轉(zhuǎn)軸線和第二轉(zhuǎn)動副的回轉(zhuǎn)軸線相互平行，上述兩個擺桿、與該兩個擺桿相連的兩個連桿和中心板、與該兩個連桿相連的螺母組成了一平面六桿機(jī)構(gòu)，所述絲杠軸線所在的平面與該平面六桿機(jī)構(gòu)所在的平面重合；所述中心板的兩端和兩個擺桿的另一端均分別各自與四條支鏈中的下連接軸固連。
[0006]所述近架桿在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，通過兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿帶動，下連接軸產(chǎn)生平動。當(dāng)四個所述下連接軸產(chǎn)生相同平動時，動平臺可實(shí)現(xiàn)三維平動自由度。當(dāng)兩個擺桿相對于中心板轉(zhuǎn)動時，通過所述連桿帶動螺母相對于中心板移動，進(jìn)而使所述絲杠產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0008]由于本發(fā)明四自由度高速并聯(lián)機(jī)械手中的動平臺結(jié)構(gòu)采用了平面六桿機(jī)構(gòu)，保證該結(jié)構(gòu)始終保持在一個平面上做單自由度變形運(yùn)動。該動平臺運(yùn)動靈活，受力均勻，運(yùn)動精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明四自由度高速并聯(lián)機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是動平臺的示意圖
[0011]圖中:1-驅(qū)動裝置，2-固定架，3-近架桿，4-上連接軸，5a、5b_遠(yuǎn)架桿，6-下連接軸，7-動平臺，8-中心板，9a?9b -擺桿，IOa?IOb -連桿，11-螺母，12-絲杠，13-吸盤。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明一種四自由度高速并聯(lián)機(jī)械手，包括固定架2、動平臺7以及布置在所述固定架2與動平臺7之間的呈中心對稱布置的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，所述固定架2上安裝有四個驅(qū)動裝置1，每條支鏈由近架桿3、上連接軸4、兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿5a、5b和下連接軸6構(gòu)成。四條支鏈中，所有近架桿3的一端分別一一對應(yīng)的與安裝在固定架2上的四個驅(qū)動裝置I的輸出端固接，所述近架桿3的另一端與上所述連接軸4固接，兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿5a、5b的一端分別通過球鉸鏈與所述上連接軸4球鉸接，兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿5a、5b的另一端分別通過球鉸鏈與所述下連接軸6球鉸接；每條支鏈上的所述下連接軸6、所述上連接軸4和兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿5a、5b構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)。
[0014]如圖2所示,所述動平臺7包括一個中心板8、兩個擺桿9a?9b、一個絲杠12和一個吸盤13，所述絲杠12的一端與所述中心板8之間通過第一轉(zhuǎn)動副連接，所述絲杠12上設(shè)有一螺母11，所述吸盤13與所述絲杠12的另一端固接。
[0015]所述中心板8上包括相對的兩側(cè)和與相對的兩側(cè)垂直的相對的兩端。所述中心板8上相對的兩側(cè)分別通過轉(zhuǎn)動副與兩個擺桿的一端連接，每個擺桿均分別通過一連桿連接至所述螺母11，所述連桿與其兩端的擺桿和螺母之間的連接均分別采用一第二轉(zhuǎn)動副連接，上述第一轉(zhuǎn)動副的回轉(zhuǎn)軸線和第二轉(zhuǎn)動副的回轉(zhuǎn)軸線相互平行，上述兩個擺桿9a、9b、與該兩個擺桿9a、9b相連的兩個連桿10a、10b和中心板、與該兩個連桿10a、10b相連的螺母11組成了一平面六桿機(jī)構(gòu)，所述絲杠12軸線所在的平面與該平面六桿機(jī)構(gòu)所在的平面重合。
[0016]兩個擺桿9a、9b的另一端(即末端)和所述中心板8上相對的兩端均分別各自與四條支鏈中的一下連接軸6固連。
[0017]所述近架桿3在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，通過兩個遠(yuǎn)架桿5a、5b帶動下連接軸6產(chǎn)生平動。當(dāng)四個下連接軸6產(chǎn)生相同平動時，本發(fā)明中的動平臺7可實(shí)現(xiàn)三維平動自由度。當(dāng)兩個所述擺桿9a、9b相對于中心板8轉(zhuǎn)動時，通過兩個連桿10a、10b帶動螺母11相對于中心板8移動，進(jìn)而使所述絲杠12產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，最終實(shí)現(xiàn)吸盤13產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點(diǎn)在于:
[0019]本發(fā)明的動平臺由一個中心板、兩個擺桿、兩個連桿、一個螺母和一個絲杠以及固接于絲杠一端的吸盤組成，構(gòu)成一平面六桿機(jī)構(gòu)。該動平臺運(yùn)動靈活，受力均勻，運(yùn)動精度聞。[0020]盡管上面結(jié)合附圖對本發(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，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種四自由度高速并聯(lián)機(jī)械手，包括固定架(2)、動平臺(7)以及布置在所述固定架(2)與動平臺(7)之間的呈中心對稱布置的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，所述固定架(2)上安裝有四個驅(qū)動裝置(I )，每條支鏈由近架桿(3)、上連接軸(4)、兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿(5a、5b)和下連接軸(6)構(gòu)成； 四條支鏈中，所有近架桿(3)的一端分別一一對應(yīng)的與安裝在固定架(2)上的四個驅(qū)動裝置(I)的輸出端固接，所述近架桿(3)的另一端與上所述連接軸(4)固接，兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿(5a、5b)的一端分別通過球鉸鏈與所述上連接軸(4)球鉸接，兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿(5a、5b)的另一端分別通過球鉸鏈與所述下連接軸(6)球鉸接；每條支鏈上的所述下連接軸(6)、所述上連接軸(4)和兩個相互平行且等長的遠(yuǎn)架桿(5a、5b)構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)； 其特征在于: 所述動平臺(7)包括一個中心板(8)、兩個擺桿(9a?9b)、一個絲杠(12)和一個吸盤(13)，所述絲杠(12)的一端與所述中心板(8)之間通過第一轉(zhuǎn)動副連接，所述絲杠(12)上設(shè)有一螺母(11)，所述吸盤(13)與所述絲杠(12)的另一端固接； 所述中心板(8)上相對的兩側(cè)分別通過轉(zhuǎn)動副與兩個擺桿的一端連接，每個擺桿均分別通過一連桿連接至所述螺母(11)，所述連桿與其兩端的擺桿和螺母之間的連接均分別采用一第二轉(zhuǎn)動副連接，上述第一轉(zhuǎn)動副的回轉(zhuǎn)軸線和第二轉(zhuǎn)動副的回轉(zhuǎn)軸線相互平行，上述兩個擺桿(9a、9b)、與該兩個擺桿(9a、9b)相連的兩個連桿(10a、10b)和中心板、與該兩個連桿(10a、10b)相連的螺母(11)組成了一平面六桿機(jī)構(gòu)； 所述中心板(8)的兩端和兩個擺桿的另一端均分別各自與四條支鏈中的下連接軸(6)固連。
【文檔編號】B25J9/00GK103846910SQ201410073121
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】趙學(xué)滿, 王攀峰 申請人:天津大學(xué)