一種基于模組的三平動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人，特別是涉及一種具有空間三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子、輕工等行業(yè)里，通常需要以較高的速度和較高的精度實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的抓放操作。這類裝置通常要求動(dòng)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)三自由度平動(dòng)而不改變動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)。
[0003]目前，實(shí)現(xiàn)此類運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)主要分為兩種:一種是采用串聯(lián)構(gòu)型，垂直的布置三串聯(lián)的移動(dòng)副，這種串聯(lián)結(jié)構(gòu)增加了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的質(zhì)量，限制了末端運(yùn)動(dòng)的速度和加速度，一般很難達(dá)到較高的操作速度；另外一種是采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如現(xiàn)有專利CH1985005348856，CN101244558的設(shè)計(jì)，此類機(jī)構(gòu)采用由外轉(zhuǎn)動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器可布置在機(jī)架上，且從動(dòng)臂可做成輕桿，因此可獲得很高的速度和加速度，但是受傳動(dòng)鏈限制，這種結(jié)構(gòu)精度相對(duì)較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)平臺(tái)三維平動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其采用三個(gè)模組驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)在較高的速度下的高精度動(dòng)作。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種基于模組的三平動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、模組、動(dòng)平臺(tái)以及布置在所述動(dòng)平臺(tái)與模組滑塊之間的三對(duì)從動(dòng)臂；所述模組在空間三角對(duì)稱分布，且與固定架上平面成45°分布；三對(duì)從動(dòng)臂為兩條等長(zhǎng)從動(dòng)桿組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，兩端與模組滑塊及動(dòng)平臺(tái)通過(guò)球鉸連接，從動(dòng)臂上下兩處均有拉簧拉緊并消隙；三個(gè)模組在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下可獨(dú)立動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的二維平動(dòng)。
[0006]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)方式明確，可滿足較高速度前提下高精度的三維平動(dòng)抓放操作要求。與三個(gè)模組共面或平行的并聯(lián)機(jī)床相比，本發(fā)明中三個(gè)模組的空間分布方式使得工作空間與機(jī)構(gòu)本身空間比值較為理想；采用平行四邊形結(jié)構(gòu)的從動(dòng)臂有效保證了動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)保持度，同時(shí)三個(gè)從動(dòng)臂和動(dòng)平臺(tái)連接為過(guò)約束，有效保證該機(jī)構(gòu)在整個(gè)工作空間的剛度；與轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，模組的高精度使得本機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的運(yùn)行精度。此外，動(dòng)平臺(tái)上方便額外擴(kuò)展電機(jī)，以滿足特定條件下目標(biāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)需求。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖中:1、固定架，2、模組，3、模組滑塊，4、從動(dòng)臂，5、從動(dòng)桿1，6、從動(dòng)桿11，7、動(dòng)平臺(tái)，8、從動(dòng)臂與動(dòng)平臺(tái)連接球鉸對(duì)，9、下拉簧，10、上拉簧，11、從動(dòng)臂與模組滑塊連接球鉸對(duì)，12、驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0010]本發(fā)明是一種具有三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架1、空間三角對(duì)稱分布且與固定架上表面呈45°分布的三個(gè)模組2、模組滑塊3、動(dòng)平臺(tái)7以及對(duì)稱布置在所述模組滑塊3與動(dòng)平臺(tái)7之間的三條從動(dòng)臂4 ;每條從動(dòng)臂為由從動(dòng)桿15、從動(dòng)桿116構(gòu)成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，上下處由下拉簧9、上拉簧10拉緊并消隙；三條平行四邊形結(jié)構(gòu)的從動(dòng)臂限制了動(dòng)平臺(tái)的三維轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，同時(shí)曾強(qiáng)了機(jī)構(gòu)在整個(gè)工作空間的剛度；從動(dòng)臂4與模組滑塊3之間通過(guò)球鉸對(duì)11連接，與動(dòng)平臺(tái)之間通過(guò)球鉸對(duì)8連接。驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組滑塊3沿模組做相對(duì)移動(dòng)，在三條從動(dòng)臂的限制下，動(dòng)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點(diǎn)在于:
[0012](I)三個(gè)模組在空間三角對(duì)稱分布，可保證機(jī)構(gòu)有較高的剛度，受力平衡，從而滿足運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性；三個(gè)模組與固定架上表面成45°保證了機(jī)構(gòu)工作空間可機(jī)構(gòu)本身所占空間的比值相對(duì)較高。
[0013](2)模組具有較高的精度，與采用轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，采用模組驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的三維平動(dòng)能夠獲得更高的精度。
[0014]本發(fā)明所述機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)方式明確，可滿足高精度三維抓放操作的要求。采用三個(gè)三角對(duì)稱、并與固定架上表面成一定角度分布的模組驅(qū)動(dòng)，提高動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)保持度的同時(shí)，亦使本機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的運(yùn)行精度。
[0015]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(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】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，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)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、三組模組、動(dòng)平臺(tái)以及布置在所述動(dòng)平臺(tái)與模組滑塊之間的三對(duì)從動(dòng)臂；所述模組在空間三角對(duì)稱，且與固定架上平面成45°分布；三對(duì)從動(dòng)臂為兩條等長(zhǎng)從動(dòng)桿組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，兩端與模組滑塊及動(dòng)平臺(tái)通過(guò)成對(duì)的球鉸連接，從動(dòng)臂上下兩處均有拉簧拉緊并消隙；三個(gè)模組滑塊在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下可獨(dú)立動(dòng)作，進(jìn)而使得動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為三個(gè)模組，當(dāng)然，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)等類似的驅(qū)動(dòng)方式也在權(quán)利要求范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，三個(gè)模組固定在固定架上，在空間三角對(duì)稱，且與固定架平面呈45°分布，當(dāng)然空間非三角對(duì)稱及其他角度的分布方式也在權(quán)利要求范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述三個(gè)從動(dòng)臂為平行四邊形結(jié)構(gòu)，兩端均通過(guò)球鉸鏈與模組滑塊及動(dòng)平臺(tái)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，動(dòng)平臺(tái)上以及模組滑塊上成對(duì)的兩個(gè)球鉸球心連線與模組布置方向垂直。
6.組成從動(dòng)臂的兩條從動(dòng)桿之間的支撐部件可為拉簧、壓簧或者非彈性部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，組成從動(dòng)臂的兩條從動(dòng)桿之間的支撐部件可為拉簧、壓簧或者非彈性部件。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有三維平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、模組、動(dòng)平臺(tái)以及布置在所述動(dòng)平臺(tái)與模組滑塊之間的三對(duì)從動(dòng)臂；所述模組在空間三角對(duì)稱分布，且與固定架上平面成45°分布；三對(duì)從動(dòng)臂為兩條等長(zhǎng)從動(dòng)桿組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)，兩端與模組滑塊及動(dòng)平臺(tái)通過(guò)球鉸連接，從動(dòng)臂上下兩處均有拉簧拉緊并消隙；三個(gè)模組在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下可獨(dú)立動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的三維平動(dòng)。有益效果是：三個(gè)模組的空間分布方式使得工作空間與機(jī)構(gòu)本身空間比值較為理想；采用平行四邊形結(jié)構(gòu)的支鏈有效保證了動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)保持度，同時(shí)三個(gè)從動(dòng)臂和動(dòng)平臺(tái)連接為過(guò)約束，有效保證該機(jī)構(gòu)在整個(gè)工作空間的剛度；而且，與轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，模組的高精度使得本機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的運(yùn)行精度。
【IPC分類】B25J9-08, B25J9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104858855
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410063150
【發(fā)明人】張文昌, 孫瑞濤, 馬鴻飛, 賀志強(qiáng), 苗振海, 鮑磊
【申請(qǐng)人】機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2014年2月25日