專利名稱：四自由度并聯(lián)機(jī)械臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是涉及一種四自由度并聯(lián)機(jī)械臂。
背景技術(shù)：
隨著汽車、造船和航空等先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們越來越認(rèn)識到機(jī)械臂的重要性，目前，機(jī)械臂多采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，如北京航空航天大學(xué)研制的四自由度自動機(jī)械臂，哈爾濱工業(yè)大學(xué)博實精密測控有限責(zé)任公司研制的四自由度串聯(lián)型教學(xué)機(jī)器人，等等。但這種串聯(lián)機(jī)械臂，多數(shù)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度差和慣性大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種四自由度并聯(lián)機(jī)械臂，該機(jī)械臂具有結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、承載能力強(qiáng)和運(yùn)動解耦等優(yōu)點(diǎn)，可適用于汽車、造船和航空等現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基座1和腕5由運(yùn)動支鏈2、3和4相聯(lián)，其中，運(yùn)動支鏈2包括兩個直線電機(jī)8和9、導(dǎo)軌10、移動滑塊11和12、定長桿13、支撐桿15、推桿19等部分。直線電機(jī)8和9及導(dǎo)軌10均安裝在基座1上，移動滑塊11和12分別與對應(yīng)直線電機(jī)的推桿的一端固連，移動滑塊11和12通過兩個轉(zhuǎn)動副鉸鏈分別與推桿19的一端和定長桿13的一端相連，推桿19的另一端通過轉(zhuǎn)動副鉸鏈與支撐桿15的一端相連，支撐桿15的另一端通過轉(zhuǎn)動副鉸鏈與定長桿13相連，并且，連接15和13的轉(zhuǎn)動副鉸鏈的中心位置與連接12和13的轉(zhuǎn)動副鉸鏈的中心位置不重合，定長桿13的另一端通過虎克鉸與腕5相連。
運(yùn)動支鏈3和4相同，運(yùn)動支鏈3和4分別包括直線電機(jī)6和7、導(dǎo)軌21和20、移動滑塊18和17、定長桿16和14等部分。直線電機(jī)6和7及導(dǎo)軌21和20均安裝在基座1上，移動滑塊18和17分別與對應(yīng)直線電機(jī)的推桿的一端固連，移動滑塊18和17分別通過兩個球鉸與定長桿16和14相連，定長桿16和14分別通過兩個虎克鉸與腕5相連，并且，連接腕5與定長桿13、14和16的三個虎克鉸的中心不共線。運(yùn)動支鏈3和4布置在運(yùn)動支鏈2的兩側(cè)。該機(jī)械臂通過直線電機(jī)6、7、8和9分別對各移動滑塊的驅(qū)動，可實現(xiàn)腕5的兩個自由度的直線移動和兩個自由度的轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的有益效果是該機(jī)械臂具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力強(qiáng)、慣性小和運(yùn)動解耦性好等優(yōu)點(diǎn)，適合于工業(yè)操作等領(lǐng)域，可完成一些較復(fù)雜的工業(yè)操作。


圖1為四自由度并聯(lián)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)圖；圖2為四自由度并聯(lián)機(jī)械臂的立體圖。
在圖1、圖2中，1.基座，2、3和4.運(yùn)動支鏈，5.腕，6、7、8和9.直線電機(jī)，10、20和21.導(dǎo)軌，11、12、17和18.移動滑塊，13、14和16.定長桿，15.支撐桿，19.推桿。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明公開的一個實施例，這種四自由度并聯(lián)機(jī)械臂包括基座1、腕5和連接于兩者之間的運(yùn)動支鏈2、3和4等。其中，運(yùn)動支鏈2包括兩個直線電機(jī)8和9、導(dǎo)軌10、移動滑塊11和12、定長桿13、支撐桿15、推桿19等部分。直線電機(jī)8和9及導(dǎo)軌10均安裝在基座1上，移動滑塊11和12分別與對應(yīng)直線電機(jī)的推桿的一端固連，也就是說，在各直線電機(jī)的驅(qū)動下，移動滑塊11和12可分別在導(dǎo)軌10上(分別為外側(cè)和內(nèi)側(cè))滑動，移動滑塊11和12通過兩個轉(zhuǎn)動副鉸鏈分別與推桿19的一端和定長桿13的一端相連，推桿19的另一端通過轉(zhuǎn)動副鉸鏈與支撐桿15的一端相連，支撐桿15的另一端通過轉(zhuǎn)動副鉸鏈與定長桿13相連，并且，連接15和13的轉(zhuǎn)動副鉸鏈的中心位置與連接12和13的轉(zhuǎn)動副鉸鏈的中心位置不重合，定長桿13的另一端通過虎克鉸與腕5相連。運(yùn)動支鏈3和4相同，運(yùn)動支鏈3和4分別包括直線電機(jī)6和7、導(dǎo)軌21和20、移動滑塊17和15、定長桿16和14等部分。直線電機(jī)6和7及導(dǎo)軌21和20均安裝在基座1上，移動滑塊18和17分別與對應(yīng)直線電機(jī)的推桿的一端固連，也就是說，在直線電機(jī)6和7的驅(qū)動下，移動滑塊18和17可分別在導(dǎo)軌21和20上滑動，移動滑塊18和17分別通過兩個球鉸與定長桿16和14相連，定長桿16和14分別通過兩個虎克鉸與腕5相連，并且，連接腕5與定長桿13、14和16的三個虎克鉸的中心不共線。運(yùn)動支鏈3和4布置在運(yùn)動支鏈2的兩側(cè)。該機(jī)械臂通過直線電機(jī)6、7、8和9分別對各移動滑塊的驅(qū)動，可實現(xiàn)腕5的兩個自由度的直線移動和兩個自由度的轉(zhuǎn)動。
權(quán)利要求
1.一種四自由度并聯(lián)機(jī)械臂，包括基座(1)、腕(5)、運(yùn)動支鏈(2、3、4)、直線電機(jī)(6、7、8、9)，導(dǎo)軌(10、20、21)，移動滑塊(11、12、17、18)，定長桿(13、14、16)，支撐桿(15)和推桿(19)組成，其特征是基座(1)和腕(5)由運(yùn)動支鏈(2)、(3)和(4)相聯(lián)；運(yùn)動支鏈(2)中，直線電機(jī)(8)和(9)及導(dǎo)軌(10)都安裝在基座(1)上，移動滑塊(11)和(12)分別與對應(yīng)直線電機(jī)(8)和(9)的推桿的一端固連，移動滑塊(11)和(12)通過兩個轉(zhuǎn)動副鉸鏈分別與推桿(19)的一端和定長桿(13)的一端相連，推動桿(19)的另一端通過轉(zhuǎn)動副鉸鏈與支撐桿(15)的一端相連，支撐桿(15)的另一端通過轉(zhuǎn)動副鉸鏈與定長桿(13)相連，定長桿(13)的另一端通過虎克鉸與腕(5)相連；運(yùn)動支鏈(3)和(4)的結(jié)構(gòu)相同，它們對稱地布置在運(yùn)動支鏈(2)的兩側(cè)，直線電機(jī)(6)和(7)及導(dǎo)軌(21)和(20)都安裝在基座(1)上，移動滑塊(18)和(17)分別與對應(yīng)直線電機(jī)(6)和(7)的推桿的一端固連，移動滑塊(18)和(17)分別通過兩個球鉸與定長桿(16)和(14)相連，定長桿(16)和(14)分別通過兩個虎克鉸與腕(5)相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度并聯(lián)機(jī)械臂，其特征是連接支撐桿(15)和定長桿(13)的轉(zhuǎn)動副鉸鏈的中心位置與連接移動滑塊(12)和定長桿(13)的轉(zhuǎn)動副鉸鏈的中心位置不重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的四自由度并聯(lián)機(jī)械臂，其特征是連接腕(5)與定長桿(13)、(14)和(16)的三個虎克鉸的中心不共線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四自由度并聯(lián)機(jī)械臂，其特征是基座(1)和腕(5)由運(yùn)動支鏈(2)、(3)和(4)相聯(lián)；直線電機(jī)(8)和(9)及導(dǎo)軌(10)都安裝在基座(1)上，移動滑塊(11)和(12)分別與對應(yīng)直線電機(jī)(8)和(9)的推桿的一端固連，移動滑塊(11)和(12)通過兩個轉(zhuǎn)動副鉸鏈分別與推桿(19)的一端和定長桿(13)的一端相連，定長桿(13)的另一端通過虎克鉸與腕(5)相連；運(yùn)動支鏈(3)和(4)對稱地布置在運(yùn)動支鏈(2)的兩側(cè)，直線電機(jī)(6)和(7)及導(dǎo)軌(21)和(20)都安裝在基座(1)上，移動滑塊(18)和(17)分別與對應(yīng)直線電機(jī)(6)和(7)的推桿的一端固連，定長桿(16)和(14)分別通過兩個虎克鉸與腕(5)相連。通過直線電機(jī)(6)、(7)、(8)和(9)分別對各移動滑塊的驅(qū)動，可實現(xiàn)腕(5)的兩個自由度的直線移動和兩個自由度的轉(zhuǎn)動。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力強(qiáng)、慣性小和運(yùn)動解耦性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、造船和航空等現(xiàn)代工業(yè)等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號B25J18/00GK1864943SQ20061001282
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者金振林, 李研彪 申請人:燕山大學(xué)