一種三平動空間并聯(lián)機器人機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種三平動空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，涉及機器人和先進制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種實現(xiàn)空間三平動的空間三自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)。該機構(gòu)由運動平臺、固定平臺和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成，每條支鏈由固定平臺到運動平臺分別由導(dǎo)軌、圓柱副、轉(zhuǎn)動副、胡克鉸，以及它們之間的連桿組成。本發(fā)明機構(gòu)的工作平臺可實現(xiàn)笛卡爾坐標系下的三維平動的運動輸出，機構(gòu)簡單，制造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好；同時機構(gòu)的運動學正、反解簡單，簡化了軌跡規(guī)劃、控制、校正等一系列技術(shù)問題。
【專利說明】一種三平動空間并聯(lián)機器人機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人機構(gòu)和先進制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種實現(xiàn)三平動的空間三自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機構(gòu)是一組有兩個或兩個以上的分支機構(gòu)并聯(lián)而成的機構(gòu)。它的特點是所有分支機構(gòu)可同時接受驅(qū)動器輸入，而最終共同給出輸出，在機構(gòu)學上屬于多路閉環(huán)機械系統(tǒng)。以并聯(lián)機構(gòu)作為傳動進給機構(gòu)的數(shù)控機床、機器人操作機以及由此組成的制造單元統(tǒng)稱為并聯(lián)構(gòu)型裝備，是近年來發(fā)展起來的一種有著廣闊應(yīng)用前景的新型制造裝備。并聯(lián)機器人機構(gòu)廣泛應(yīng)用于大型模擬設(shè)備、機器人、數(shù)控機床、傳感器、微操作器、雕刻機和測量機等【技術(shù)領(lǐng)域】。Stewart平臺是一種典型的并聯(lián)機器人機構(gòu)，該機構(gòu)具有6個自由度，首次用于并聯(lián)機器人和數(shù)控機床被認為是二十世紀以來機床結(jié)構(gòu)的一次革命，在這以后發(fā)明了多種6自由度并聯(lián)機構(gòu)。
[0003]由于結(jié)構(gòu)的限制，6自由度并聯(lián)機構(gòu)有許多技術(shù)問題沒能很好解決，如運動耦合性強、運動學正解復(fù)雜、工作空間小、傳動特性差等。少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，不少學者研究了多種該類型的機構(gòu)，如Delta機構(gòu)、Star Like機構(gòu)等。中國學者在少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申請?zhí)?01108297.6; 01113519.0; 03113354.1; 200410018623.8; 200510037951.7 等)。
[0004]目前3平動并聯(lián)機構(gòu)機器人機構(gòu)作為拾取機構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用前景，為克服并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的定位部件存在桿件多、運動副多、執(zhí)行部分的慣性大而導(dǎo)致機構(gòu)運行速度不高這一問題，需要創(chuàng)造出滿足運動形式要求且運動副少、運行速度高的新機型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造、安裝容易，傳動精度高，成本低，且工作空間較大，傳動特性好可實現(xiàn)三平動的空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。
[0006]本發(fā)明為解決上述問題所采用的方案是，一種三平動并聯(lián)機器人機構(gòu)，該機構(gòu)由固定平臺1、運動平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成；其中，
第一支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第一導(dǎo)軌(D1)，套裝在第一導(dǎo)軌上的第一圓柱副(Cl)，固定在第一圓柱副上的第一連桿(L11)，以及通過第一轉(zhuǎn)動副(Rl)連接的第二連桿(L12)，第二連桿的另一端通過第一胡克鉸(Ul)與運動平臺連接，第一胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第一導(dǎo)軌的軸線平行；
第二支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第二導(dǎo)軌(D2)，套裝在第二導(dǎo)軌上的第二圓柱副(C2)，固定在第二圓柱副上的第三連桿(L21)，以及通過第二轉(zhuǎn)動副(R2)連接的第四連桿(L22)，第四連桿的另一端通過第二胡克鉸(U2)與運動平臺連接，且第二胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第二導(dǎo)軌的軸線平行；
第三支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第三導(dǎo)軌(D3)，套裝在第三導(dǎo)軌上的第三圓柱副(C3)，固定在第三圓柱副上的第五連桿(L31)，以及通過第三轉(zhuǎn)動副(R3)連接的第六連桿(L32)，第六連桿的另一端通過第三胡克鉸(U3)與運動平臺連接，且第三胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第三轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第三導(dǎo)軌的軸線平行。
[0007]所說的第一導(dǎo)軌(D1)、第二導(dǎo)軌(D2)和第三導(dǎo)軌(D3)匯交于固定平臺上的一點，且與固定平臺存在0°?90°的夾角。
[0008]所說的三個圓柱副Cl，C2, C3分別沿移動導(dǎo)軌Dl、D2、D3的移動為機構(gòu)的驅(qū)動。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:
1、機構(gòu)工作平臺可實現(xiàn)三平動形式的運動輸出。
[0010]2、機構(gòu)的驅(qū)動副完全放置于固定平臺之上，大大減少了機構(gòu)整體的運動慣性，從而可以實現(xiàn)機構(gòu)的高速運動。
[0011]3、機構(gòu)簡單，制造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好；同時機構(gòu)的運動學正、反解簡單，簡化了軌跡規(guī)劃、控制、校正等一系列技術(shù)問題。
[0012]4、通過在運動平臺上串接一個夾持工具，由此可應(yīng)用于高速拾取的場合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的二平動并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)不意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的實施例中運動平臺運動示意圖。
[0015]以下結(jié)合本發(fā)明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明提供的三平動并聯(lián)機構(gòu)由固定平臺1、運動平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成；其中，
第一支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第一導(dǎo)軌(D1)，套裝在第一導(dǎo)軌上的第一圓柱副(Cl)，固定在第一圓柱副上的第一連桿(L11)，以及通過第一轉(zhuǎn)動副(Rl)連接的第二連桿(L12)，第二連桿的另一端通過第一胡克鉸(Ul)與運動平臺連接，第一胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第一導(dǎo)軌的軸線平行；
第二支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第二導(dǎo)軌(D2)，套裝在第二導(dǎo)軌上的第二圓柱副(C2)，固定在第二圓柱副上的第三連桿(L21)，以及通過第二轉(zhuǎn)動副(R2)連接的第四連桿(L22)，第四連桿的另一端通過第二胡克鉸(U2)與運動平臺連接，且第二胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第二導(dǎo)軌的軸線平行；
第三支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第三導(dǎo)軌(D3)，套裝在第三導(dǎo)軌上的第三圓柱副(C3)，固定在第三圓柱副上的第五連桿(L31)，以及通過第三轉(zhuǎn)動副(R3)連接的第六連桿(L32)，第六連桿的另一端通過第三胡克鉸(U3)與運動平臺連接，且第三胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第三轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第三導(dǎo)軌的軸線平行。
[0017]所說的第一導(dǎo)軌(D1)、第二導(dǎo)軌(D2)和第三導(dǎo)軌(D3)匯交于固定平臺上的一點，且與固定平臺存在0°?90°的夾角。
[0018]所說的三個圓柱副Cl，C2, C3分別沿移動導(dǎo)軌D1、D2、D3的移動為機構(gòu)的驅(qū)動。
[0019]如圖1、2所示，通過驅(qū)動三個圓柱副(:1，02，03分別沿移動導(dǎo)軌01、02、03移動到不同的位置時，其余各轉(zhuǎn)動副、胡克鉸則在連桿和運動平臺的拉動下，做相應(yīng)的運動，從而實現(xiàn)運動平臺在工作空間內(nèi)做平動運動。
【權(quán)利要求】
1.一種三平動空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于該機構(gòu)由固定平臺(I)、運動平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成；其中， 第一支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第一導(dǎo)軌(D1)，套裝在第一導(dǎo)軌上的第一圓柱副(Cl)，固定在第一圓柱副上的第一連桿(L11)，以及通過第一轉(zhuǎn)動副(Rl)連接的第二連桿(L12)，第二連桿的另一端通過第一胡克鉸(Ul)與運動平臺連接，第一胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第一導(dǎo)軌的軸線平行； 第二支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第二導(dǎo)軌(D2)，套裝在第二導(dǎo)軌上的第二圓柱副(C2)，固定在第二圓柱副上的第三連桿(L21)，以及通過第二轉(zhuǎn)動副(R2)連接的第四連桿(L22)，第四連桿的另一端通過第二胡克鉸(U2)與運動平臺連接，且第二胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第二導(dǎo)軌的軸線平行； 第三支鏈包括設(shè)置在固定平臺上的第三導(dǎo)軌(D3)，套裝在第三導(dǎo)軌上的第三圓柱副(C3)，固定在第三圓柱副上的第五連桿(L31)，以及通過第三轉(zhuǎn)動副(R3)連接的第六連桿(L32)，第六連桿的另一端通過第三胡克鉸(U3)與運動平臺連接，且第三胡克鉸的一條轉(zhuǎn)動軸線與第三轉(zhuǎn)動副的軸線平行，并同時與第三導(dǎo)軌的軸線平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三平動空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于所說的第一導(dǎo)軌(D1)、第二導(dǎo)軌(D2)和第三導(dǎo)軌(D3)匯交于固定平臺上的一點，且與固定平臺存在0°?90°的夾角。
【文檔編號】B25J9/00GK103481278SQ201310470921
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】李彬, 李楊民, 趙新華, 劉磊 申請人:天津理工大學