專利名稱：一種具有二維轉(zhuǎn)動、一維平動的并聯(lián)機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于并聯(lián)機(jī)械手，具體涉及ー種具有ニ維轉(zhuǎn)動、一維平動的并聯(lián)機(jī)械手。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡単、剛度大、高速性好等優(yōu)點，可作為實現(xiàn)自動化、高速化生產(chǎn)的新型裝備，然而受鉸鏈約束、支鏈干涉、奇異位形的影響，各種六自由度并聯(lián)操作機(jī)存在動平臺實現(xiàn)姿態(tài)能力差、工作空間小的固有缺陷。因此，基于少自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)尤為令人關(guān)注?，F(xiàn)有機(jī)器人絕大多數(shù)是六自由度的機(jī)構(gòu)，然而，實際操作任務(wù)中同樣特別需要三、四、五自由度的機(jī)器人，因為很多實際操作任務(wù)并不需要空間全部是六自由度的，而且少自由度的往往更簡潔、實用、成本低廉?；谏僮杂啥鹊牟⒙?lián)機(jī)器人具有自由度少、機(jī)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)效益高、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，它具有很廣闊的應(yīng)用前景。但目前對于這種少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)型未見明確的報道，一直以來發(fā)展緩慢，因而成為國際上長期研究的熱點和難點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是，提供一種能夠在空間實現(xiàn)ニ維轉(zhuǎn)動、一維平動，依靠空間球面副、移動副和旋轉(zhuǎn)副連接，通過對操縱臂的改裝，g在廣泛應(yīng)用于噴涂、焊接、搬運(yùn)等領(lǐng)域的并聯(lián)機(jī)械手。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)組成以及原理進(jìn)行說明。本實用新型為八桿機(jī)構(gòu)，具有機(jī)架、主動臂、從動臂、操縱臂以及控制電路板等。其特征在于，主動臂三(4)兩端通過旋轉(zhuǎn)副一(11)、旋轉(zhuǎn)副ニ(16)分別與機(jī)架(I)和從動臂三(7)連接，從動臂三(7)另一端通過旋轉(zhuǎn)副三(17)與操縱臂(8)連接；主動臂ー(2)、主動臂ニ(3) —端通過移動副A (9)、移動副B (10)與機(jī)架(I)連接，另一端通過空間球面副A(12)、空間球面副C(14)分別與從動臂ー(5)、從動臂ニ(6)連接，從動臂一(5)、從動臂ニ
(6)另一端均通過空間球面副B(13)、空間球面副D(15)與操縱臂⑶連接；所述主動臂ー⑵和主動臂ニ(3)的形狀相同、尺寸相等，旋轉(zhuǎn)副ニ(16)的軸線、空間球面副A(12)的中心與空間球面副C(14)的中心等高，空間球面副A(12)中心與空間球面副B(13)中心之間的距離保持不變且始終等于空間球面副C(14)中心與空間球面副D(15)中心之間的任ー距離；所述機(jī)架(I)與主動臂ー(2)、主動臂ニ(3)、主動臂三(4)的連接處分別設(shè)置有電動機(jī)各ー個。所述機(jī)架(I)與主動臂ー(2)、主動臂ニ(3)、主動臂三(4)的連接處分別設(shè)置具 有正反轉(zhuǎn)驅(qū)動功能的電動機(jī)。本實用新型的有益效果是[0012]I.并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)相比，具有高剛度、高精度、低運(yùn)動質(zhì)量、高動態(tài)特性；2.并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)正、反解十分簡單；3.空間三自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)把空間的轉(zhuǎn)動和移動有機(jī)地結(jié)合起來；4.空間三自由度并聯(lián) 機(jī)器人機(jī)構(gòu)具有明確的運(yùn)動形式空間ニ維轉(zhuǎn)動、ー維平動；5.空間三自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)在需要三個空間運(yùn)動的作業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。本實用新型可以通過對操縱臂的改裝，使其廣泛應(yīng)用于噴涂、焊接、搬運(yùn)等領(lǐng)域。
附圖I為本實用新型的機(jī)構(gòu)原理圖。本實用新型附圖標(biāo)記如下I——機(jī)架2——主動臂ー3——主動臂ニ4——主動臂三5——從動臂一6——從動臂ニ7——從動臂三8——操縱臂9-移動副A10-移動副B11——旋轉(zhuǎn)副一12——空間球面副A13-空間球面副B 14-空間球面副C15——空間球面副D 16——旋轉(zhuǎn)副ニ17——旋轉(zhuǎn)副三
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)ー步的說明。本實用新型采用常規(guī)的生產(chǎn)制備エ藝和常規(guī)的原材料進(jìn)行制造。本實用新型為八桿機(jī)構(gòu)，包括ー個機(jī)架、三個主動臂、三個從動臂以及一個操縱臂。具體結(jié)構(gòu)原理為機(jī)架保持固定，主動臂一端與固定在機(jī)架上的驅(qū)動端固接，另一端與從動臂通過鉸鏈連接，操縱臂與從動臂通過鉸鏈連接，在主動臂的帶動下最終使操縱臂可在空間兩個正交方向?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動，在另ー個正交方向?qū)崿F(xiàn)平動。由機(jī)架1，主動臂ー 2、主動臂ニ 3、主動臂三4，從動臂一 5、從動臂ニ 6、從動臂三7，操縱臂8組合為ー個整體。主動臂三4兩端通過旋轉(zhuǎn)副一 11、旋轉(zhuǎn)副ニ 16分別與機(jī)架I和從動臂三7連接，從動臂三7另一端通過旋轉(zhuǎn)副三17與操縱臂8連接，從而將主動臂三4在電動機(jī)驅(qū)動下的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為操縱臂8的ー維平動。主動臂ー 2、主動臂ニ 3 —端通過移動副A9、移動副BlO與機(jī)架I連接，另一端通過空間球面副A12、空間球面副C14分別與從動臂ー 5、從動臂ニ 6連接，從動臂一 5、從動臂ニ 6另一端均通過空間球面副B13、空間球面副D15與操縱臂8連接，從而將主動臂ー 2、主動臂ニ 3在電動機(jī)驅(qū)動下的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為操作臂8的ニ維轉(zhuǎn)動。其中，主動臂ー 2和主動臂ニ 3形狀相同、大小相等，旋轉(zhuǎn)副16的軸線、空間球面副A12中心與空間球面副C14的中心等高，空間球面副A12中心與空間球面副B13中心之間的距離保持不變且始終等于空間球面副C14中心與空間球面副D15中心之間的任
一距離。電機(jī)的布置在機(jī)架I與主動臂ー 2、主動臂ニ 3、主動臂三4的連接處分別布置I個具有正反轉(zhuǎn)驅(qū)動功能的電動機(jī)，通過PLC控制電動機(jī),通過電動機(jī)帶動主動臂運(yùn)動最終使操縱臂可以在空間實現(xiàn)ニ維轉(zhuǎn)動和ー維平動。自由度計算可動構(gòu)件共有7個，分別為構(gòu)件2、3、4、5、6、7、8 ；V類副共有5個，其中旋轉(zhuǎn)副有3個，分別為機(jī)架I與主動臂三4之間的旋轉(zhuǎn)副11、主動臂三4與從動臂三7之間的旋轉(zhuǎn)副ニ 16、從動臂三7與操縱臂8之間的旋轉(zhuǎn)副三17，移動副有2個，分別為機(jī)架I與主動臂ー 2之間的移動副A9、機(jī)架I與主動臂ニ 3之間的移動副BlO ;111類副共有4個，分別為從動臂一 5與主動臂ー 2之間的空間球面副A12、從動臂一 5與操縱臂8之間的空間球面副B13、從動臂ニ 6與主動臂ニ 3之間的空間球面副C14、從動臂ニ 6與操縱臂8之間的空間球面副D15 ;局部自由度共有2個，分別為從動臂ー 5和從動臂ニ 6繞自身軸線的轉(zhuǎn)動。故自由度的表達(dá)式為F = 6n-5p5-3p3- Ef' = 6X7-5X5-4X3-2 = 3。
權(quán)利要求1.一種具有二維轉(zhuǎn)動、一維平動的并聯(lián)機(jī)械手，包括機(jī)架、主動臂、從動臂和操縱臂，其特征在于，主動臂三(4)兩端通過旋轉(zhuǎn)副一(11)、旋轉(zhuǎn)副二(16)分別與機(jī)架(I)和從動臂三(7)連接，從動臂三(7)另一端通過旋轉(zhuǎn)副三(17)與操縱臂(8)連接；主動臂一(2)、主動臂二(3) —端通過移動副A(9)、移動副B(IO)與機(jī)架(I)連接，另一端通過空間球面副A(12)、空間球面副C(14)分別與從動臂一(5)、從動臂二(6)連接，從動臂一(5)、從動臂二(6)另一端均通過空間球面副B(13)、空間球面副D(15)與操縱臂⑶連接； 所述主動臂一(2)和主動臂二(3)的形狀相同、尺寸相等，旋轉(zhuǎn)副二(16)的軸線、空間球面副A(12)的中心與空間球面副C(14)的中心等高，空間球面副A(12)中心與空間球面畐Ij B(13)中心之間的距離保持不變且始終等于空間球面副C(14)中心與空間球面副D(15)中心之間的任一距離； 所述機(jī)架(I)與主動臂一(2)、主動臂二(3)、主動臂三(4)的連接處分別設(shè)置有電動機(jī)各一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的具有二維轉(zhuǎn)動、一維平動的并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)架(I)與主動臂一(2)、主動臂二(3)、主動臂三(4)的連接處分別設(shè)置具有正反轉(zhuǎn)驅(qū)動功能的電動機(jī)。
專利摘要本實用新型公開了一種具有二維轉(zhuǎn)動、一維平動的三自由度并聯(lián)機(jī)械手，該機(jī)構(gòu)為八桿機(jī)構(gòu)，具有機(jī)架、主動臂、從動臂、操縱臂等構(gòu)件。其中一個主動臂通過旋轉(zhuǎn)副與從動臂連接，從動臂再通過旋轉(zhuǎn)副與操縱臂連接，從而實現(xiàn)操縱臂的一維平動功能；另兩個主動臂通過空間球面副與從動臂連接，從動臂再通過空間球面副與操縱臂連接，從而實現(xiàn)操縱臂的二維轉(zhuǎn)動功能。本實用新型通過機(jī)架預(yù)先固定在其他大型設(shè)備上，通過對操縱臂的改裝，使其廣泛應(yīng)用于噴涂、焊接、搬運(yùn)等領(lǐng)域。
文檔編號B25J9/08GK202399264SQ20112044872
公開日2012年8月29日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者劉松濤, 張志誠, 施鳳財, 白普俊, 趙慶 申請人:天津大學(xué)