一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其主要技術(shù)特點(diǎn)是：在動平臺與固定平臺之間安裝有三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈；固定平臺電機(jī)安裝在固定平臺電機(jī)支架上，該固定平臺電機(jī)、第二連桿、第一連桿、動平臺依次連接；滑動導(dǎo)軌沿圓周方向均布安裝在固定平臺，導(dǎo)軌頂部電機(jī)安裝在滑動導(dǎo)軌的頂端，絲杠通過軸承形式安裝在滑動導(dǎo)軌的內(nèi)部，滑塊滑動安裝在滑動導(dǎo)軌上，該滑塊中部與絲杠采用螺旋方式嚙合；連接套安裝在滑塊的外側(cè)，該連接套與第一連桿滑動連接。本發(fā)明設(shè)計合理，具有有結(jié)構(gòu)簡單可靠、動平臺運(yùn)動平穩(wěn)等特點(diǎn)，并且具有較好的驅(qū)動能力、魯棒性、承載力，可以根據(jù)不同的需要應(yīng)用于機(jī)床、機(jī)器人檢測等領(lǐng)域。
【專利說明】一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其是一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]自1938年并聯(lián)機(jī)器人問世以來，由于具有剛度大、承載能力強(qiáng)、誤差小、精度高、自重負(fù)荷比小、動力性能好、控制容易等特點(diǎn)，因此，被廣泛應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域。目前，常見的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并聯(lián)機(jī)器人，其中，6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的一個本質(zhì)特征是每個分支具有六個獨(dú)立的自由度，或者說每個分支都必須能生成一個六維的位移群。因此，在Stewart六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，改變分支中運(yùn)動副的種類、排列順序以及方向等，同時保持分支的六個獨(dú)立自由度，即可得到新的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)型。
[0003]較為代表的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)有:1997年Byun等人提出了 3-PPSP六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、德國的斯圖加特大學(xué)提出的Linpaod構(gòu)型、劉辛軍等人提出的高靈活特性的三自由度空間并聯(lián)機(jī)(中國專利CN102626871)以及河北工業(yè)大學(xué)張建軍等人提出的一種六自由度三支鏈并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)(中國專利CNCN102699904)。
[0004]上述六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌通常垂直于靜平臺，并對稱分布排列，且所需驅(qū)動較多，控制方法復(fù)雜(如3-PPSP并聯(lián)機(jī)構(gòu)，9個驅(qū)動)，或者產(chǎn)生的運(yùn)動形式相對較少(如中國專利CN102626871，3個自由度)。此外，單個支鏈的運(yùn)動精度嚴(yán)重影響動平臺運(yùn)動形式，難以達(dá)到在各領(lǐng)域的應(yīng)用效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、精度高、控制靈活性的三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括安裝執(zhí)行器的動平臺和固定平臺，在動平臺與固定平臺之間安裝有三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每個支鏈均包括固定平臺電機(jī)支架、固定平臺電機(jī)、第一連桿、第二連桿、連接套、絲杠、滑塊、導(dǎo)軌頂部電機(jī)和滑動導(dǎo)軌；所述固定平臺電機(jī)支架沿圓周方向均布安裝在固定平臺上，所述固定平臺電機(jī)安裝在固定平臺電機(jī)支架上，該固定平臺電機(jī)的輸出軸與第二連桿的一端轉(zhuǎn)動連接，第二連桿的另一端與第一連桿的一端轉(zhuǎn)動連接，第一連桿的另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接；所述滑動導(dǎo)軌沿圓周方向均布安裝在固定平臺，其長度方向垂直于固定平臺，所述導(dǎo)軌頂部電機(jī)安裝在滑動導(dǎo)軌的頂端，所述絲杠通過軸承形式安裝在滑動導(dǎo)軌的內(nèi)部，所述滑塊滑動安裝在滑動導(dǎo)軌上，該滑塊中部與絲杠采用螺旋方式嚙合；所述連接套安裝在滑塊的外側(cè)，該連接套與第一連桿滑動連接。
[0008]而且，所述固定平臺電機(jī)的輸出軸通過銷軸與第二連桿的一端相連接，所述第二連桿的另一端通過銷軸與第一連桿的一端相連接，所述第一連桿的另一端通過銷軸與動平臺相連接。
[0009]而且，所述滑塊中部制有螺紋孔，通過該螺紋孔將絲桿與滑塊嚙合安裝在一起；在螺紋孔的兩側(cè)分別制有導(dǎo)軌安裝槽，通過該導(dǎo)軌安裝槽與滑動導(dǎo)軌滑動安裝在一起。
[0010]而且，所述連接套上制有一方形孔，通過該方形孔將連接套與第一連桿滑動連接在一起。
[0011 ] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]1、本發(fā)明采用三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈且每個支鏈配置有兩個驅(qū)動，驅(qū)動之間相對耦合，使得該機(jī)構(gòu)具有較高的靈活性；并且支鏈的運(yùn)動形式相對簡單，容易保證該機(jī)構(gòu)在操作過程中的精度和質(zhì)量。
[0013]2、本發(fā)明可針不同應(yīng)用領(lǐng)域，可將導(dǎo)軌驅(qū)動電機(jī)作為主要驅(qū)動源，固定平臺電機(jī)作為協(xié)同驅(qū)動源，或者將固定平臺電機(jī)作為主要驅(qū)動源，電機(jī)作為協(xié)同驅(qū)動源，以幫助動平臺快速準(zhǔn)備的定位。
[0014]3、本發(fā)明設(shè)計合理，具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、動平臺運(yùn)動平穩(wěn)等特點(diǎn)，并且具有較好的驅(qū)動能力、魯棒性、承載力，可以根據(jù)不同的需要應(yīng)用于機(jī)床、機(jī)器人檢測等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是連接套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是滑動導(dǎo)軌、連接套、滑塊、絲桿及導(dǎo)軌頂部電機(jī)連接關(guān)系示意圖；
[0020]其中，1-固定平臺，2-動平臺，3-固定平臺電機(jī)支架，4-固定平臺電機(jī)，5-第一連桿，6-第二連桿，7-連接套，8-絲杠，9-滑塊，10-導(dǎo)軌頂部電機(jī)，11-滑動導(dǎo)軌；12_第一銷軸，13-第二銷軸，14-第三銷軸，15-螺紋孔，16-導(dǎo)軌安裝槽，17-方形孔。

【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:
[0022]一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)，如圖1至圖5所示，包括安裝執(zhí)行器的動平臺⑵和固定平臺(I)，在動平臺⑵與固定平臺⑴之間安裝有三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈。每個支鏈均包括固定平臺電機(jī)支架(3)、固定平臺電機(jī)(4)、第一連桿(5)、第二連桿￠)、連接套(7)、絲杠(8)、滑塊(9)、導(dǎo)軌頂部電機(jī)(10)和滑動導(dǎo)軌(11)，所述支鏈與動平臺(2)、固定平臺(I)的具體連接關(guān)系如下:
[0023]固定平臺電機(jī)支架(3)沿圓周方向均布安裝在固定平臺(I)上，固定平臺電機(jī)(4)安裝在固定平臺電機(jī)支架上，該固定平臺電機(jī)(4)的輸出軸通過第一銷軸(12)與第二連桿
(6)相連接，第二連桿(6)的另一端通過第二銷軸(13)與第一連桿(5)的一端相連接，第一連桿(5)的另一端通過第三銷軸(14)與動平臺(2)相連接。
[0024]滑動導(dǎo)軌(11)沿圓周方向均布在固定平臺(I)，其長度方向垂直于固定平臺(1)，導(dǎo)軌頂部電機(jī)(10)安裝在滑動導(dǎo)軌(11)的頂端，絲杠(8)通過軸承形式安置于滑動導(dǎo)軌
[11]的內(nèi)部，在滑塊(9)中部制有螺紋孔(15)，在螺紋孔(15)的兩側(cè)分別制有導(dǎo)軌安裝槽
(16)，滑塊(9)與滑動導(dǎo)軌(11)滑動配合，并且滑塊(9)與絲杠(8)之間采用螺旋方式嚙合；在滑塊(9)的側(cè)部安置有連接套(7)，連接套(7)與滑塊(9)之間采用銷軸的形式連接，并且連接套(7)中部制有一個方形孔(17)，通過該方形孔與第一連桿(5)進(jìn)行滑動連接。
[0025]本三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)的工作原理是:導(dǎo)軌頂部電機(jī)(10)工作時,驅(qū)動絲杠(8)旋轉(zhuǎn)，帶動滑塊(9)沿滑動導(dǎo)軌(11)上下移動，進(jìn)而使得連接套(7)驅(qū)動第一連桿(5)繞第二銷軸(13)轉(zhuǎn)動，該第一銷軸為第一連桿(5)與第二連接桿(6)之間的連接銷；另外，驅(qū)動固定平臺電機(jī)(4)，使得第二連桿(6)繞固定平臺電機(jī)(4)軸線轉(zhuǎn)動，進(jìn)而拉動第一連桿(5)沿連接套(7)內(nèi)的方形孔滑動，并且伴隨著連接套(7)繞滑塊(9)轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)動軸為連接套(7)與滑塊(9)之間的第一銷軸(12)。通過協(xié)同控制固定平臺電機(jī)(4)和導(dǎo)軌頂部電機(jī)(10)能夠驅(qū)動第一連桿(5)、第二連桿(6)來實(shí)現(xiàn)動平臺(2)完成六個自由度的運(yùn)動。
[0026]需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括安裝執(zhí)行器的動平臺和固定平臺，其特征在于:在動平臺與固定平臺之間安裝有三個結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每個支鏈均包括固定平臺電機(jī)支架、固定平臺電機(jī)、第一連桿、第二連桿、連接套、絲杠、滑塊、導(dǎo)軌頂部電機(jī)和滑動導(dǎo)軌；所述固定平臺電機(jī)支架沿圓周方向均布安裝在固定平臺上，所述固定平臺電機(jī)安裝在固定平臺電機(jī)支架上，該固定平臺電機(jī)的輸出軸與第二連桿的一端轉(zhuǎn)動連接，第二連桿的另一端與第一連桿的一端轉(zhuǎn)動連接，第一連桿的另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接；所述滑動導(dǎo)軌沿圓周方向均布安裝在固定平臺，其長度方向垂直于固定平臺，所述導(dǎo)軌頂部電機(jī)安裝在滑動導(dǎo)軌的頂端，所述絲杠通過軸承形式安裝在滑動導(dǎo)軌的內(nèi)部，所述滑塊滑動安裝在滑動導(dǎo)軌上，該滑塊中部與絲杠采用螺旋方式嚙合；所述連接套安裝在滑塊的外側(cè)，該連接套與第一連桿滑動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述固定平臺電機(jī)的輸出軸通過銷軸與第二連桿的一端相連接，所述第二連桿的另一端通過銷軸與第一連桿的一端相連接，所述第一連桿的另一端通過銷軸與動平臺相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述滑塊中部制有螺紋孔，通過該螺紋孔將絲桿與滑塊嚙合安裝在一起；在螺紋孔的兩側(cè)分別制有導(dǎo)軌安裝槽，通過該導(dǎo)軌安裝槽與滑動導(dǎo)軌滑動安裝在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三支鏈六自由度機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述連接套上制有一方形孔，通過該方形孔將連接套與第一連桿滑動連接在一起。
【文檔編號】B25J9/00GK104149084SQ201410388991
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】張小俊, 王永奉, 范順成, 劉更謙, 陳貴亮 申請人:河北工業(yè)大學(xué)