一種三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機器人操作手，為機器人操作手等提供一個新型的三平移一轉動并聯(lián)操作手。
【背景技術】
[0002]并聯(lián)結構的操作手已得到了工業(yè)應用，特別是實現(xiàn)空間三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位裝配、搬運、分揀、上下料等工藝上發(fā)揮了很好的作用；而具有三平移一轉動功能的并聯(lián)操作手，在需要調整工件姿態(tài)的場合下，更是不可缺少。為此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基礎上，再串聯(lián)一條R-U-P-U-R支鏈或S-P-S支鏈，構成了一個具有三平移一轉動功能的混聯(lián)操作手；2003年楊廷力申請的專利200310106012.4，提出了一組5個三平移一轉動并聯(lián)機構，但沒有研制樣機；后來2006年開始，Pierrot等相繼發(fā)明了 H4、14、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一轉動)操作手，黃田教授開發(fā)了四自由度三平移一轉動的Cross-1V型高速搬運機器人；而專利201210435375.1提出了一種實現(xiàn)三平移一轉動的并聯(lián)機構，并研制了樣機。但相對于三平移的Delta操作手來說，一方面，這些機構結構復雜，沒有得到很好的開發(fā)與應用，另一方面，實現(xiàn)三平移一轉動功能的新型結構和應用都需要發(fā)展。
[0003]因此，三平移一轉動的并聯(lián)機構的發(fā)展和實用化，需要創(chuàng)造出優(yōu)于現(xiàn)有機構的新機型。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術的不足而提供一類新的三平移一轉動并聯(lián)機構，這類機構具有剛性好、結構較簡單、易于精密加工，且運動學正解簡單等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明提供的三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手，包含動平臺(1)、靜平臺(0)，以及連接動平臺(I)、靜平臺(O)的結構完全相同的R//R//R丄R//R型四條支鏈，即第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈，每條支鏈上的連桿二(2)的一端與靜平臺(O)用轉動副一(R11)連接，連桿二(2)的另一端與連桿三(3)的一端以轉動副二(R12)連接，連桿三(3)的另一端與連桿四(4)的一端以轉動副三(R13)連接，連桿四(4)的另一端與連桿五
[5]的一端以轉動副四(R14)連接，連桿五(5)的另一端與動平臺⑴以轉動副五(R15)連接；進一步，轉動副一(R11)、轉動副二(R12)、轉動副三(Rk5)構成的A組轉動副的軸線相互平行，轉動副四(R14)與轉動副五(R15)構成的B組轉動副的軸線相互平行，但轉動副三(R13)與轉動副四(R14)的軸線相互垂直；
[0006]其中，第I支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，分別與對邊第111支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線兩兩平行；第II支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，分別與對邊第IV支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線兩兩平行；但第I支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，與第II支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線不平行；
[0007]進一步，第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈這四條支鏈中，相對的任兩條支鏈可以用任意兩條無約束型S-S-R、、S-S-P、S-P-S支鏈來替代，這里S表示球副，R表示轉動副，P表示轉動副；上述每條支鏈上與靜平臺(O)聯(lián)接的四個轉動副為驅動副，可以用移動副來替代；且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯(lián)機器人，其獨立輸出運動數(shù)目為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【附圖說明】
[0008]附圖1為本發(fā)明的三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手的實施例之一的結構簡圖示意圖；
[0009]附圖2為本發(fā)明的三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手的實施例之二的結構簡圖示意圖；
【具體實施方式】
[0010]下面通過附圖和實例對本發(fā)明的技術給予進一步地說明。
[0011]附圖1所示的并聯(lián)機構可為本發(fā)明的實施例之一，其技術方案是這樣的:一種三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手，包含動平臺1、靜平臺0，以及連接動平臺1、靜平臺O的結構完全相同的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈等四條支鏈，每條支鏈上的連桿二 2的一端與靜平臺O用轉動副一 R11連接，連桿二 2的另一端與連桿三(3)的一端以轉動副二 R12連接，連桿三3的另一端與連桿四4的一端以轉動副三R 13連接，連桿四4的另一端與連桿五5的一端以轉動副四R14連接，連桿五5的另一端與動平臺I以轉動副五R15連接；進一步，轉動副一 Rn、轉動副二 R12、轉動副三Ri;?構成的A組轉動副的軸線相互平行，轉動副四R14與轉動副五R15構成的B組轉動副的軸線相互平行，但A組轉動副的轉動副三R13與B組轉動副的轉動副四R14的軸線相互垂直，用符號可表示為R//R//R丄R//R型，其中，R表示為轉動副，//表示平行，丄表示垂直。
[0012]進一步，第I支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，分別與對邊第III支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線兩兩平行；第II支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，分別與對邊第IV支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線兩兩平行；但第I支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，與第II支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線不平行；同時，每條支鏈上與靜平臺(O)聯(lián)接的轉動副，可以用移動副來替代。
[0013]當與靜平臺O聯(lián)接的四個轉動副Rn、I?21、R31、R41為驅動時，就可使動平臺I實現(xiàn)三維平移及繞動平臺I上轉動副五R15軸線的一維轉動輸出；且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯(lián)機器人，其獨立輸出運動數(shù)目為三、二、一，其它的運動為派生運動。
[0014]附圖2所示的并聯(lián)機構為本發(fā)明的實施例之二，其技術方案是這樣的:一種三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手，包含動平臺1、靜平臺0，以及連接動平臺1、靜平臺O的結構完全相同的第I支鏈、第III支鏈以及兩條S-S-R型支鏈，第I支鏈、第III支鏈的結構及其布置，完全與實施例之一的第I支鏈、第III支鏈相同，即每條支鏈上的連桿二 2的一端與靜平臺O用轉動副一 R11連接，連桿二 2的另一端與連桿三(3)的一端以轉動副二 R12連接，連桿三3的另一端與連桿四4的一端以轉動副三R13連接，連桿四4的另一端與連桿五5的一端以轉動副四R14連接，連桿五5的另一端與動平臺I以轉動副五R15連接；進一步，轉動副一Rn、轉動副二R12、轉動副三Ri;?構成的A組轉動副的軸線相互平行，轉動副四R 14與轉動副五R15構成的B組轉動副的軸線相互平行，但A組轉動副的轉動副三R 13與B組轉動副的轉動副四R14的軸線相互垂直；而S-S-R型支鏈的R端用轉動副六R 2與靜平臺O連接，S-S-R型支鏈的S端用球副二 32與動平臺I連接，S-S-R型支鏈的兩個連接桿用球副一 S I連接，這里，S表示球副，R表示轉動副。
[0015]當與靜平臺O聯(lián)接的四個轉動副Rn、R2, R1, R31為驅動時，就可使動平臺I實現(xiàn)三維平移及繞動平臺I上轉動副五R15軸線的一維轉動輸出；且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯(lián)機器人，其獨立輸出運動數(shù)目為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【主權項】
1.一種三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手，包含動平臺(1)、靜平臺(O)，以及連接動平臺(I)、靜平臺(O)的結構完全相同的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈，其特征在于:每條支鏈上的連桿二(2)的一端與靜平臺(O)用轉動副一(R11)連接，連桿二(2)的另一端與連桿三(3)的一端以轉動副二(R12)連接，連桿三(3)的另一端與連桿四(4)的一端以轉動副三(R13)連接，連桿四⑷的另一端與連桿五(5)的一端以轉動副四(R14)連接，連桿五(5)的另一端與動平臺(I)以轉動副五(R15)連接；進一步，轉動副一(Rn)、轉動副二(R12)、轉動副三(R13)構成的A組轉動副的軸線相互平行，轉動副四(R14)與轉動副五(R15)構成的B組轉動副的軸線相互平行，但轉動副三(R13)與轉動副四(R14)的軸線相互垂直。2.按權利要求1所述的三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手，其特征在于:第I支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，分別與對邊第III支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線兩兩平行；第II支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，分別與對邊第IV支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線兩兩平行；但第I支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線，與第II支鏈上的A組轉動副、B組轉動副的軸線不平行。3.按權利要求1或2所述的一種三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手，其特征在于:第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈這四條支鏈中，相對的任兩條支鏈可以用任意兩條無約束型S-S-R、S-S-P, S-P-S支鏈來替代。4.按權利要求1或2或3所述的一種三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手，其特征在于:每條支鏈上與靜平臺(O)聯(lián)接的四個轉動副為驅動副，可以用移動副來替代；且當依次固定一個、兩個、三個驅動副時，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉動并聯(lián)機器人，其獨立輸出運動數(shù)目為三、二、一，其它的運動為派生運動。
【專利摘要】一種三平移一轉動并聯(lián)機器人操作手，包含動平臺(1)、靜平臺(0)，以及連接這兩者的相同的第I支鏈、第Ⅱ支鏈、第III支鏈、第IV支鏈，每條支鏈上的連桿二(2)的一端與靜平臺(0)用轉動副一(R11)連接，連桿二(2)的另一端與連桿三(3)的一端以轉動副二(R12)連接，連桿三(3)的另一端與連桿四(4)的一端以轉動副三(R13)連接，連桿四(4)的另一端與連桿五(5)的一端以轉動副四(R14)連接，連桿五(5)的另一端與動平臺(1)以轉動副五(R15)連接；轉動副一(R11)、轉動副二(R12)、轉動副三(R13)構成的A組轉動副的軸線相互平行，轉動副四(R14)與轉動副五(R15)構成的B組轉動副的軸線相互平行，但轉動副三(R13)與轉動副四(R14)的軸線相互垂直。該種操作手具有結構簡單、制造容易、定位精度高等優(yōu)點。
【IPC分類】B25J17/00, B25J9/00
【公開號】CN105127977
【申請?zhí)枴緾N201510564195
【發(fā)明人】沈惠平, 楊廷力, 孟慶梅, 劉安心, 鄧嘉鳴
【申請人】常州大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月8日