專利名稱：一種空間七活動度機器人機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)機器人領域，特別是七活動度機器人機構。
背景技術：
機器人廣泛應用于工業(yè)生產的焊接、搬運、碼垛、裝配、切割等作業(yè)當中。其中已得到較好應用的機器人基本上都屬于關節(jié)機器人，多為6個軸，通過1、2、3軸的聯合動作將末端工具送到不同的空間位置，并輔以4、5、6軸的聯動以滿足工具姿態(tài)的不同要求。這種機器人本體機械結構主要有平行四邊形結構和側置式結構兩種形式，因其具有較大工作空間和較為靈活的動作得到了廣泛應用。但這類傳統開鏈式串聯機器人機構因其自身結構的限制，驅動電機都需要安裝在連接處，從而導致機構笨重、剛性差、慣量大、關節(jié)誤差累積等問題，動力學性能較差，難以滿足日益嚴格的高速高精度作業(yè)要求。并聯機器人機構是一種動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯方式驅動的閉環(huán)機構，具有結構緊湊、誤差累計小、精度高、作業(yè)速度高、動態(tài)響應好等優(yōu)點，但也存在工作空間較小、動作不夠靈活等缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種七活動度機器人機構，能有效解決傳統開鏈式串聯機器人機構的重量大、剛性差、慣量大、關節(jié)誤差累積，以及并聯機器人機構工作空間較小、動作不夠靈活等的各自問題。本發(fā)明通過以下技術方案達到上述目的一種空間七活動度機器人機構，包括二維轉動大臂機構、三維轉動小臂機構和二維轉動末端執(zhí)行平臺機構。所述二維轉動大臂機構由二維轉動大臂、第一直線驅動器、第二直線驅動器組成， 二維轉動大臂通過第一虎克鉸連接到機架上，第一直線驅動器一端通過第一球面副連接到機架上，第一直線驅動器另一端通過第二球面副連接到二維轉動大臂上，第二直線驅動器一端通過第三球面副連接到機架上，第二直線驅動器另一端通過第四球面副連接到二維轉動大臂上。第一直線驅動器、第二直線驅動器作為主動件可單獨驅動二維轉動大臂運動，也可以組合的方式聯合驅動二維轉動大臂運動，實現二維轉動大臂的二維轉動。所述三維轉動小臂機構由三維轉動小臂、第三直線驅動器、第四直線驅動器和第五直線驅動器組成，三維轉動小臂通過第五球面副連接到二維轉動大臂上，第三直線驅動器一端通過第六球面副連接到二維轉動大臂上，第三直線驅動器另一端通過第七球面副連接到三維轉動小臂上，第四直線驅動器一端通過第八球面副連接到二維轉動大臂上，第四直線驅動器另一端通過第九球面副連接到三維轉動小臂上，第五直線驅動器一端通過第十球面副連接到二維轉動大臂上，第五直線驅動器另一端通過第十一球面副連接到三維轉動小臂上。第三直線驅動器、第四直線驅動器和第五直線驅動器作為主動件可單獨驅動三維轉動小臂運動，也可以組合的方式聯合驅動三維轉動小臂運動，實現三維轉動小臂的三維轉動。
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所述二維轉動末端執(zhí)行平臺機構由二維轉動末端執(zhí)行平臺、第六直線驅動器、第七直線驅動器組成，二維轉動末端執(zhí)行平臺通過第二虎克鉸連接到三維轉動小臂上，第六直線驅動器一端通過第十二球面副連接到三維轉動小臂上，第六直線驅動器另一端通過第十三球面副連接到二維轉動末端執(zhí)行平臺上，第七直線驅動器一端通過第十四球面副連接到三維轉動小臂上，第七直線驅動器另一端通過第十五球面副連接到二維轉動末端執(zhí)行平臺上，二維轉動末端執(zhí)行平臺上帶有法蘭盤。第六直線驅動器、第七直線驅動器作為主動件可單獨驅動二維轉動末端執(zhí)行平臺運動，也可以組合的方式聯合驅動二維轉動末端執(zhí)行平臺運動，實現二維轉動末端執(zhí)行平臺的二維轉動。本發(fā)明的突出優(yōu)點在于1、二維轉動大臂、三維轉動小臂、二維轉動末端執(zhí)行平臺串聯連接，連接處各由直線驅動器并聯驅動，實現機構大工作空間、靈活的軌跡輸出，且整體結構簡單緊湊、誤差補償好。2、本發(fā)明通過在二維轉動末端執(zhí)行平臺的法蘭盤上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，可應用到搬運、碼垛、裝配、切割等工業(yè)生產當中，實用性強。


圖1為本發(fā)明所述一種空間七活動度機器人機構的結構示意圖。圖2為本發(fā)明所述一種空間七活動度機器人機構的二維轉動大臂機構示意圖。圖3為本發(fā)明所述一種空間七活動度機器人機構的三維轉動小臂機構示意圖。圖4為本發(fā)明所述一種空間七活動度機器人機構的二維轉動末端執(zhí)行平臺機構示意圖。圖5為本發(fā)明所述一種空間七活動度機器人機構的第一種工作狀態(tài)示意圖。圖6為本發(fā)明所述一種空間七活動度機器人機構的第二種工作狀態(tài)示意圖。圖7為本發(fā)明所述一種空間七活動度機器人機構的第三種工作狀態(tài)示意圖。圖8為本發(fā)明所述一種空間七活動度機器人機構的第四種工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。對照圖1、2、3和4，所述一種空間七活動度機器人機構由二維轉動大臂機構、三維轉動小臂機構和二維轉動末端執(zhí)行平臺機構組成。對照圖1、2，所述二維轉動大臂機構由二維轉動大臂5、第一直線驅動器3、第二直線驅動器沈組成，二維轉動大臂5通過第一虎克鉸觀連接到機架1上，第一直線驅動器3 一端通過第一球面副2連接到機架1上，第一直線驅動器3另一端通過第二球面副4連接到二維轉動大臂5上，第二直線驅動器沈一端通過第三球面副27連接到機架1上，第二直線驅動器沈另一端通過第四球面副25連接到二維轉動大臂5上。第一直線驅動器3、第二直線驅動器沈作為主動件可單獨驅動二維轉動大臂5運動，也可以組合的方式聯合驅動二維轉動大臂5運動，實現二維轉動大臂5的二維轉動。對照圖1、3，所述三維轉動小臂機構由三維轉動小臂12、第三直線驅動器7、第四直線驅動器22和第五直線驅動器21組成，三維轉動小臂12通過第五球面副10連接到二維轉動大臂5上，第三直線驅動器7 —端通過第六球面副6連接到二維轉動大臂5上，第三直線驅動器7另一端通過第七球面副8連接到三維轉動小臂12上，第四直線驅動器22 — 端通過第八球面副23連接到二維轉動大臂5上，第四直線驅動器22另一端通過第九球面副9連接到三維轉動小臂12上，第五直線驅動器21 —端通過第十球面副M連接到三維轉動大臂12上，第五直線驅動器21另一端通過第十一球面副11連接到二維轉動小臂12上。 第三直線驅動器7、第四直線驅動器22和第五直線驅動器21作為主動件可單獨驅動三維轉動小臂12運動，也可以組合的方式聯合驅動三維轉動小臂12運動，實現三維轉動小臂12 的三維轉動。對照圖1、4，所述二維轉動末端執(zhí)行平臺機構由二維轉動末端執(zhí)行平臺17、第六直線驅動器14、第七直線驅動器15組成，二維轉動末端執(zhí)行平臺17通過第二虎克鉸19連接到三維轉動小臂12上，第六直線驅動器14 一端通過第十二球面副20連接到三維轉動小臂12上，第六直線驅動器14另一端通過第十三球面副16連接到二維轉動末端執(zhí)行平臺17 上，第七直線驅動器15 —端通過第十四球面副13連接到三維轉動小臂12上，第七直線驅動器15另一端通過第十五球面副18連接到二維轉動末端執(zhí)行平臺17上，二維轉動末端執(zhí)行平臺17上帶有法蘭盤。第六直線驅動器14、第七直線驅動器15作為主動件可單獨驅動二維轉動末端執(zhí)行平臺17運動，也可以組合的方式聯合驅動二維轉動末端執(zhí)行平臺17運動，實現二維轉動末端執(zhí)行平臺17的二維轉動。對照圖5、6、7、8，所述一種七活動度機器人機構通過七個直線驅動器并聯驅動，實現機構末端各種靈活多變位置和姿態(tài)輸出的示意圖。
權利要求
1. 一種空間七活動度機器人機構，包括二維轉動大臂機構、三維轉動小臂機構和二維轉動末端執(zhí)行平臺機構，其結構和連接方式為所述二維轉動大臂機構由二維轉動大臂、第一直線驅動器、第二直線驅動器組成，二維轉動大臂通過第一虎克鉸連接到機架上，第一直線驅動器一端通過第一球面副連接到機架上，第一直線驅動器另一端通過第二球面副連接到二維轉動大臂上，第二直線驅動器一端通過第三球面副連接到機架上，第二直線驅動器另一端通過第四球面副連接到二維轉動大臂上，所述三維轉動小臂機構由三維轉動小臂、第三直線驅動器、第四直線驅動器和第五直線驅動器組成，三維轉動小臂通過第五球面副連接到二維轉動大臂上，第三直線驅動器一端通過第六球面副連接到二維轉動大臂上，第三直線驅動器另一端通過第七球面副連接到三維轉動小臂上，第四直線驅動器一端通過第八球面副連接到二維轉動大臂上，第四直線驅動器另一端通過第九球面副連接到三維轉動小臂上，第五直線驅動器一端通過第十球面副連接到二維轉動大臂上，第五直線驅動器另一端通過第十一球面副連接到三維轉動小臂上，所述二維轉動末端執(zhí)行平臺機構由二維轉動末端執(zhí)行平臺、第六直線驅動器、第七直線驅動器組成，二維轉動末端執(zhí)行平臺通過第二虎克鉸連接到三維轉動小臂上，第六直線驅動器一端通過第十二球面副連接到三維轉動小臂上，第六直線驅動器另一端通過第十三球面副連接到二維轉動末端執(zhí)行平臺上，第七直線驅動器一端通過第十四球面副連接到三維轉動小臂上，第七直線驅動器另一端通過第十五球面副連接到二維轉動末端執(zhí)行平臺上，二維轉動末端執(zhí)行平臺上帶有法蘭盤。
全文摘要
一種空間七活動度機器人機構，包括二維轉動大臂機構、三維轉動小臂機構和二維轉動末端執(zhí)行平臺機構。所述二維轉動大臂機構包括二維轉動大臂、第一直線驅動器、第二直線驅動器，所述三維轉動小臂機構包括三維轉動小臂、第三直線驅動器、第四直線驅動器和第五直線驅動器，所述二維轉動末端執(zhí)行平臺機構包括二維轉動末端執(zhí)行平臺、第六直線驅動器、第七直線驅動器。上述三個部分串聯連接，能夠實現機構大工作空間、靈活的軌跡輸出，且整體結構簡單緊湊、誤差補償好。本發(fā)明通過在二維轉動末端執(zhí)行平臺的法蘭盤上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，可應用到搬運、碼垛、裝配、切割等工業(yè)生產當中，實用性強。
文檔編號B25J9/08GK102431029SQ20111044480
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2011年12月28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, 鄧培, 黃院星 申請人:廣西大學