一種高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手，在一固定架上固接有五個驅(qū)動裝置，固定架與一動平臺之間連接有五條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每條支鏈由近架桿、上連接軸、兩個平行且等長的遠(yuǎn)架桿和下連接軸構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)；動平臺包括水平布置的上平臺和下平臺，其中三條支鏈中的下連接軸設(shè)置在下平臺上，另外兩條支鏈中的下連接軸設(shè)置在上平臺上，垂直于上、下平臺貫穿的設(shè)置有一搖桿，搖桿與上、下平臺之間均采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接；下平臺在三條支鏈的帶動下實(shí)現(xiàn)三維平動，上平臺在搖桿和另外兩條支鏈的共同作用下實(shí)現(xiàn)三維平動；虎克鉸將上、下平臺之間的相對移動轉(zhuǎn)化為搖桿的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。
【專利說明】 一種高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種機(jī)器人的具有空間五自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)對空間六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究尚集中于機(jī)械加工或測量用途的機(jī)構(gòu)，而對于應(yīng)用于物料抓放的可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動的空間六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究較少。
[0003]國際上有少數(shù)可應(yīng)用于物料抓放的空間六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。專利文獻(xiàn)US20110097184AI公開了一種可實(shí)現(xiàn)三維平動和三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、動平臺、三自由度手腕以及對稱布置在所述固定架與動平臺之間的三條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；所述固定架上固接有驅(qū)動裝置；所述動平臺固接有下連接軸；每條支鏈包括近架桿和兩個平行的遠(yuǎn)架桿以及驅(qū)動端、連接軸，所述近架桿一端與所述固定架上驅(qū)動端固接，另一端固接有上連接軸；所述兩個平行的遠(yuǎn)架桿一端分別與所述上連接軸的兩端球鉸接，另一端分別與所述下連接軸球鉸接；所述三自由度手腕固接于所述動平臺；所述兩個平行的遠(yuǎn)架桿之間固接有驅(qū)動端；所述連接軸一端與所述遠(yuǎn)架桿之間驅(qū)動端固接，另一端與所述三自由度手腕輸入端固接。上述機(jī)構(gòu)的局限在于:三自由度手腕的驅(qū)動端固接于兩遠(yuǎn)架桿之間，增大該機(jī)構(gòu)運(yùn)動部件的質(zhì)量與慣量，影響上述機(jī)構(gòu)的動態(tài)性能，導(dǎo)致該機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供一種高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手，本實(shí)用新型機(jī)械手具有慣量輕、高功率密度、可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動的特點(diǎn)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手，包括固定架和動平臺，所述固定架上固接有五個驅(qū)動裝置，所述固定架與動平臺之間連接有五條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每條支鏈由近架桿、上連接軸、兩個平行且等長的遠(yuǎn)架桿和下連接軸構(gòu)成；所述近架桿的一端與所述固定架之間通過轉(zhuǎn)動副鏈接、并與所述驅(qū)動裝置的輸出端固接，所述近架桿的另一端與所述上連接軸固接；所述遠(yuǎn)架桿的一端分別與所述上連接軸球鉸接，所述遠(yuǎn)架桿的另一端分別與所述下連接軸球鉸接；每條支鏈中的上連接軸、兩個平行且等長的遠(yuǎn)架桿和下連接軸構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)；所述動平臺包括水平布置的上平臺和下平臺，所述上平臺和下平臺將五條支鏈分為二組，其中一組的三條支鏈中的下連接軸設(shè)置在所述下平臺上，另外一組的兩條支鏈中的下連接軸設(shè)置在所述上平臺上，垂直于所述上平臺和下平臺貫穿的設(shè)置有一搖桿，所述搖桿與所述上平臺和所述下平臺之間均采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接；所述下平臺在與之連接的三條支鏈的帶動下實(shí)現(xiàn)三維平動，所述上平臺在搖桿和與所述上平臺連接的兩條支鏈的共同作用下實(shí)現(xiàn)三維平動；所述虎克鉸將上平臺和下平臺之間的相對移動轉(zhuǎn)化為所述搖桿的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。
[0006]進(jìn)一步講，所述虎克鉸包括虎克內(nèi)圈和虎克外圈，所述虎克內(nèi)圈與虎克外圈轉(zhuǎn)動連接，所述虎克內(nèi)圈與所述搖桿固接，所述虎克外圈分別與所述上平臺和所述下平臺轉(zhuǎn)動連接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0008]由于本實(shí)用新型中動平臺采用了水平布置的上平臺和下平臺，并且上、下平臺之間采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接，不但其結(jié)構(gòu)緊湊，而且省去了放大機(jī)構(gòu)，降低了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，減少了運(yùn)動部件質(zhì)量，提高了運(yùn)動精度，易實(shí)現(xiàn)高速抓取，可以滿足復(fù)雜抓放操作的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手的整體機(jī)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型中動平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是本實(shí)用新型中虎克鉸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1-驅(qū)動裝置，2-固定架，3-近架桿，4-上連接軸，5a、5b_遠(yuǎn)架桿，6-下連接軸，7-動平臺，8-上平臺，9-下平臺，10a、IOb-虎克內(nèi)圈，11a、Ilb-虎克外圈，12-搖桿。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型一種高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手，包括固定架2和動平臺7，所述固定架2上固接有五個驅(qū)動裝置1，所述固定架2與動平臺7之間連接有五條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每條支鏈由近架桿3、上連接軸4、兩個平行且等長的遠(yuǎn)架桿5a、5b和下連接軸6構(gòu)成；所述近架桿3的一端與所述固定架2之間通過轉(zhuǎn)動副鏈接、并與所述驅(qū)動裝置I的輸出端固接，所述驅(qū)動裝置I為與其固接的近架桿3提供一個轉(zhuǎn)動自由度，所述近架桿3的另一端與所述上連接軸4固接；所述遠(yuǎn)架桿5a、5b的一端分別與所述上連接軸4球鉸接，所述遠(yuǎn)架桿5a、5b的另一端分別與所述下連接軸6球鉸接；每條支鏈中的上連接軸4、兩個平行且等長的遠(yuǎn)架桿5a、5b和下連接軸6構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)。
[0015]如圖1和圖2所示，所述動平臺7包括水平布置的上平臺8和下平臺9，所述上平臺8和下平臺9將五條支鏈分為二組，所述上平臺8上固定有兩個所述下連接軸6，所述下平臺9上固定有三個所述下連接軸6，即，其中一組的三條支鏈中的下連接軸6設(shè)置在所述下平臺9上，所述下平臺9在與之連接的三條支鏈的帶動下實(shí)現(xiàn)三維平動。另外一組的兩條支鏈中的下連接軸6設(shè)置在所述上平臺8上，垂直于所述上平臺8和下平臺9貫穿的設(shè)置有一搖桿12，所述搖桿12與所述上平臺8和所述下平臺9之間均采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接，所述上平臺8在搖桿12與之連接的兩條支鏈的共同作用下實(shí)現(xiàn)三維平動。如圖2所示，所述虎克鉸包括虎克內(nèi)圈和虎克外圈；搖桿12與上平臺8之間，虎克內(nèi)圈IOa與虎克外圈Ila轉(zhuǎn)動連接，所述虎克內(nèi)圈IOa與所述搖桿12固接，所述虎克外圈Ila與所述上平臺8轉(zhuǎn)動連接；搖桿12與下平臺9之間，虎克內(nèi)圈IOb與虎克外圈Ilb轉(zhuǎn)動連接，所述虎克內(nèi)圈Ila與所述搖桿12固接，所述虎克外圈Ilb與所述上平臺8轉(zhuǎn)動連接，所述虎克鉸將上平臺8和下平臺9之間的相對移動轉(zhuǎn)化為所述搖桿12的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿12既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點(diǎn)在于:
[0017]上平臺8和下平臺9將五條支鏈分為二組，下平臺9由三條支鏈帶動實(shí)現(xiàn)三維平動，上平臺8由搖桿12配合兩條支鏈帶動實(shí)現(xiàn)三維平動。上平臺8與下平臺9之間的相對運(yùn)動通過虎克較的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為搖桿12的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿12既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。另外，由于動平臺7采用了水平布置的上平臺8和下平臺9，并且上、下平臺采用轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)連接，固其結(jié)構(gòu)緊湊，避免了放大機(jī)構(gòu)，降低了機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，減少了運(yùn)動部件質(zhì)量，提高了運(yùn)動精度，易實(shí)現(xiàn)高速抓取，且滿足復(fù)雜抓放操作的要求。
[0018]盡管上面結(jié)合圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手，包括固定架(2)和動平臺(7)，所述固定架(2)上固接有五個驅(qū)動裝置(I)，其特征在于，所述固定架(2)與動平臺(7)之間連接有五條結(jié)構(gòu)相同的支鏈； 每條支鏈由近架桿(3)、上連接軸(4)、兩個平行且等長的遠(yuǎn)架桿(5a、5b)和下連接軸(6)構(gòu)成；所述近架桿(3)的一端與所述固定架(2)之間通過轉(zhuǎn)動副鏈接、并與所述驅(qū)動裝置(I)的輸出端固接，所述近架桿(3)的另一端與所述上連接軸(4)固接；所述遠(yuǎn)架桿的一端分別與所述上連接軸(4)球鉸接，所述遠(yuǎn)架桿的另一端分別與所述下連接軸(6)球鉸接；每條支鏈中的上連接軸(4)、兩個平行且等長的遠(yuǎn)架桿和下連接軸(6)構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)； 所述動平臺包括水平布置的上平臺(8)和下平臺(9)，所述上平臺(8)和下平臺(9)將五條支鏈分為二組，其中一組的三條支鏈中的下連接軸(6)設(shè)置在所述下平臺(9)上，另外一組的兩條支鏈中的下連接軸(6)設(shè)置在所述上平臺(8)上，垂直于所述上平臺(8)和下平臺(9)貫穿的設(shè)置有一搖桿(12)，所述搖桿(12)與所述上平臺(8)和所述下平臺(9)之間均采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接； 所述下平臺(9)在與之連接的三條支鏈的帶動下實(shí)現(xiàn)三維平動，所述上平臺(8)在搖桿(12)與所述上平臺(8)連接的兩條支鏈的共同作用下實(shí)現(xiàn)三維平動；所述虎克鉸將上平臺(8)和下平臺(9)之間的相對移動轉(zhuǎn)化為所述搖桿(12)的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高速五自由度并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述虎克鉸包括虎克內(nèi)圈和虎克外圈，所述虎克內(nèi)圈與虎克外圈轉(zhuǎn)動連接，所述虎克內(nèi)圈與所述搖桿(12)固接，所述虎克外圈分別與所述上平臺(8)和所述下平臺(9)轉(zhuǎn)動連接。
【文檔編號】B25J9/08GK203460177SQ201320452267
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】王攀峰, 趙學(xué)滿 申請人:天津大學(xué)