專利名稱：二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及立體二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)器人大多采用3-6自由度對稱結(jié)構(gòu)，一般采用球鉸、虎克鉸或移動(dòng)副作為運(yùn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)3-6自由度空間運(yùn)動(dòng)，且工作空間一般不具有優(yōu)勢方向，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高。例如常見的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)與下平臺(tái)之間以六個(gè)分支相聯(lián)，每個(gè)分支兩端是兩個(gè)球鉸，中間是一移動(dòng)副。驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)移動(dòng)副作相對移動(dòng)，改變各桿的長度，使上平臺(tái)的位置和姿態(tài)變化。
然而，在輕工、醫(yī)藥、食品和電子等行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，諸如分揀、包裝、封裝等作業(yè)往往需要末端執(zhí)行器在平面中進(jìn)行高速作業(yè)的機(jī)械手，因此再采用多自由度空間并聯(lián)機(jī)械手則顯得沒有必要，或制造成本太高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種立體結(jié)構(gòu)的高速、低成本、輕型二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明由機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)和兩對支鏈組成。機(jī)架通過兩個(gè)支鏈與動(dòng)平臺(tái)連接，形成閉環(huán)并聯(lián)結(jié)構(gòu)。每個(gè)支鏈中包含驅(qū)動(dòng)桿組和從動(dòng)桿組兩個(gè)平行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)桿組和從動(dòng)桿組分別由三根等長度平行桿組成，驅(qū)動(dòng)桿組與從動(dòng)桿組間用過渡件連接。用兩個(gè)安裝在機(jī)架上的伺服電機(jī)分別帶動(dòng)兩個(gè)支鏈中的驅(qū)動(dòng)桿組轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過從動(dòng)桿組帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)在平面內(nèi)作兩自由度平動(dòng)。動(dòng)平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過程中只有平移運(yùn)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)方向不改變。各連桿與過渡件、連桿與機(jī)架、連桿與動(dòng)平臺(tái)之間均采用轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，各轉(zhuǎn)動(dòng)鉸軸線相互平行。
由于本發(fā)明機(jī)構(gòu)中電機(jī)裝在機(jī)架上，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，慣性力小，有利于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)；采用立體結(jié)構(gòu)，垂直于運(yùn)動(dòng)平面方向剛度大；機(jī)構(gòu)與平動(dòng)自由度串接后可有效的提高優(yōu)勢方向的作業(yè)范圍，克服一般并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間小的缺點(diǎn)；運(yùn)動(dòng)副全部為轉(zhuǎn)動(dòng)鉸，結(jié)構(gòu)簡單可靠，制造成本低。
本發(fā)明采用平行四邊形支鏈結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的平動(dòng)，運(yùn)動(dòng)副全部為轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈，結(jié)構(gòu)簡單可靠，制造成本低，具有高速、低成本、重量輕、高剛度等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為實(shí)施例1的機(jī)器人機(jī)構(gòu)；圖2為實(shí)施例2的機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示機(jī)架1保持不動(dòng)，活動(dòng)平臺(tái)6可作兩自由度平動(dòng)。機(jī)架1與動(dòng)平臺(tái)6之間通過兩個(gè)支鏈連接，每個(gè)支鏈中的驅(qū)動(dòng)桿組2中相互平行且等長的三根桿連接機(jī)架1與過渡件4；從動(dòng)桿組5中相互平行且等長的三根桿連接過渡件4與動(dòng)平臺(tái)6。連桿與機(jī)架之間、連桿與過渡件之間、連桿與動(dòng)平臺(tái)之間采用軸線相互平行的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸3連接。每個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組由一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)繞機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)可帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿組三根平行桿中任意一根桿，實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)6相對機(jī)架1作平動(dòng)。
實(shí)施例2如圖2所示機(jī)架1安裝在移動(dòng)副7上，在絲杠或齒形帶驅(qū)動(dòng)下沿移動(dòng)副7移動(dòng)，活動(dòng)平臺(tái)6相對機(jī)架作兩自由度平動(dòng)。機(jī)架1與動(dòng)平臺(tái)6之間通過兩個(gè)支鏈連接，每個(gè)支鏈中的驅(qū)動(dòng)桿組2和從動(dòng)桿組5均為平行機(jī)構(gòu)，以約束動(dòng)平臺(tái)相對機(jī)架作平動(dòng)。各連桿與機(jī)架1、連桿與過渡件4之間、連桿與動(dòng)平臺(tái)之間均采用轉(zhuǎn)動(dòng)鉸3連接。該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)三自由度平動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，它是由機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)、過渡件與支鏈組成；其特征在于，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)安裝在機(jī)架上，動(dòng)平臺(tái)通過兩個(gè)分支與機(jī)架連接，形成并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)；兩個(gè)支鏈各含有兩個(gè)平行機(jī)構(gòu)，分別作為驅(qū)動(dòng)桿組和從動(dòng)桿組，各運(yùn)動(dòng)件之間完全采用轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接；每個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組和從動(dòng)桿組分別采用多桿構(gòu)成立體結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征為所述的鉸鏈均為轉(zhuǎn)動(dòng)副。
3.如權(quán)利要求1所述的一種二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征為所述的每個(gè)支鏈中的驅(qū)動(dòng)桿組和從動(dòng)桿組均為相互平行且等長的三根桿組成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征為支鏈結(jié)構(gòu)為平行四邊形。
專利摘要本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域,特別涉及二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的在于提供一種立體結(jié)構(gòu)的輕型二自由度平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。它是由機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)、過渡件與支鏈組成;機(jī)架上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)副,動(dòng)平臺(tái)通過兩個(gè)分支與機(jī)架連接,形成并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu);兩個(gè)支鏈各含有兩個(gè)平行機(jī)構(gòu),分別作為驅(qū)動(dòng)桿組和從動(dòng)桿組,各運(yùn)動(dòng)件之間完全采用轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接。每個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組和從動(dòng)桿組分別采用多桿構(gòu)成立體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型采用平行支鏈結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的平動(dòng),運(yùn)動(dòng)副全部為轉(zhuǎn)動(dòng)鉸,結(jié)構(gòu)簡單可靠,具有高速、低成本、重量輕、高剛度等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J11/00GK2511447SQ0127764
公開日2002年9月18日 申請日期2001年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月31日
發(fā)明者黃田, 李曚, 李占賢 申請人:天津大學(xué)