專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大傾角六自由度并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明隸屬于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于五面機(jī)械加工的六自由度并聯(lián)機(jī)
器人。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)構(gòu)是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上串聯(lián)機(jī)構(gòu)并行連接到一個(gè)公共基座和一個(gè)公共 動(dòng)平臺(tái)，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。由于機(jī)構(gòu)本身的特 點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)由于具有剛性好、載荷/自重比大、承載能力強(qiáng)、誤差累積小、動(dòng)態(tài)性能 好、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于眾多技術(shù)領(lǐng)域，尤其是五軸數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用上， 并聯(lián)機(jī)構(gòu)有著廣泛的應(yīng)用背景，然而，現(xiàn)在的眾多五軸并聯(lián)機(jī)床存在著諸多問(wèn)題，比如，較 小的傾角、較多的奇異形位、可用工作空間較小等問(wèn)題，這些缺點(diǎn)又進(jìn)一步限制了并聯(lián)機(jī)構(gòu) 的應(yīng)用范圍，使得復(fù)雜曲面的加工難以應(yīng)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有五軸并聯(lián)機(jī)床的不足之處而提供一可以實(shí)現(xiàn)大傾角轉(zhuǎn)動(dòng) 的6自由度并聯(lián)機(jī)器人。 本發(fā)明的所采用的技術(shù)解決方案如下 該并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)包含基座、動(dòng)平臺(tái)、以及連接于動(dòng)平臺(tái)與基座之間的5個(gè)6自由 度運(yùn)動(dòng)支鏈組成。連接于動(dòng)平臺(tái)與基座的5個(gè)支鏈中有4個(gè)分布在動(dòng)平臺(tái)的周邊且與基座 連接，稱(chēng)之為周邊支鏈，并且只有一個(gè)關(guān)節(jié)為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，第5個(gè)支鏈置于動(dòng)平臺(tái)中間且與基 座連接，稱(chēng)之為中央支鏈，該中央支鏈由兩個(gè)移動(dòng)副和兩個(gè)虎克鉸組成，兩個(gè)移動(dòng)副為驅(qū)動(dòng) 關(guān)節(jié)，該中央支鏈的作用是通過(guò)控制其驅(qū)動(dòng)輸入，使得中央支鏈能夠推動(dòng)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)實(shí) 現(xiàn)大角度傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制其推進(jìn)力方向垂直于傾轉(zhuǎn)軸線，使得機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)有良好的 受力作用，從而實(shí)現(xiàn)大角度傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 四個(gè)周邊支鏈對(duì)動(dòng)平臺(tái)本身不起約束作用，其驅(qū)動(dòng)可以與基座相連，也可以是與 放置在支鏈的中間形成伸縮桿形式驅(qū)動(dòng)，周邊支鏈驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)較 大的水平方向傾轉(zhuǎn)，沒(méi)有中央支鏈的情況下的傾角邊界，在中央支鏈的作用下可以越過(guò)去， 從而實(shí)現(xiàn)大的傾轉(zhuǎn)能力，本機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，系統(tǒng)剛性好，由于繞動(dòng)平臺(tái)法線方向 的轉(zhuǎn)動(dòng)(扭轉(zhuǎn))能力較小，且與電主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，因此，在五面機(jī)械加工中扭轉(zhuǎn)自由 度屬于冗余自由度，不予考慮，因此本機(jī)構(gòu)是一種適用于五面加工的運(yùn)動(dòng)學(xué)冗余機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn) 可以在較大的工作空間范圍內(nèi)可以達(dá)到約正負(fù)90度的傾轉(zhuǎn)能力，克服當(dāng)前并聯(lián) 機(jī)床傾角較小的缺點(diǎn)，并且機(jī)器人有比較好的剛性和動(dòng)力學(xué)性能，從而適用于加工硬度較 大的材料的五面加工，如磨削、拋雕刻等。


圖1 :本發(fā)明實(shí)施樣例1機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖1中1.基座，2.虎克鉸，3.旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，4.動(dòng)平臺(tái)，5.移動(dòng)副，6.虎克鉸，7.虎 克鉸，8.旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，9.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，IO.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，ll.移動(dòng)副，12.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，13.滾動(dòng)絲杠， 14.移動(dòng)副，15.虎克鉸，16.移動(dòng)副，17.虎克鉸，18.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，19.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，20.驅(qū)動(dòng)電 機(jī)，21.移動(dòng)副，22.虎克鉸，23.移動(dòng)副，24.虎克鉸，25.移動(dòng)副，26，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，27.旋轉(zhuǎn)關(guān) 節(jié)，28.虎克鉸，29.虎克鉸，30.虎克鉸。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。
實(shí)施樣例1 : 圖1為本發(fā)明中的6自由度并聯(lián)機(jī)器人的實(shí)施例機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。該機(jī)構(gòu)由5個(gè)支鏈組 成，分別是由關(guān)節(jié)2、3、5、6與連桿組成的6自由度周邊支鏈1 ;由關(guān)節(jié)7、8、14、15與連桿 組成的6自由度周邊支鏈2 ;由關(guān)節(jié)24、25、26、28與連桿組成的6自由度周邊支鏈3;由關(guān) 節(jié)22、23、27、29與連桿組成的6自由度周邊支鏈4 ;以及有關(guān)節(jié)16、17、21、30組成的中央 支鏈。其中移動(dòng)副5、14、23、25為周邊支鏈的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，分別在驅(qū)動(dòng)電機(jī)9、12、18、19通過(guò) 滾動(dòng)絲杠的作用實(shí)現(xiàn)垂直方向移動(dòng)，移動(dòng)副16、21為中央支鏈的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，分別在驅(qū)動(dòng)電 機(jī)10、20通過(guò)滾動(dòng)絲杠的作用下實(shí)現(xiàn)水平方向的2維移動(dòng)。由于中央支鏈?zhǔn)菫榱藢?shí)現(xiàn)大傾 轉(zhuǎn)能力而設(shè)計(jì)，通過(guò)控制該中央支鏈沿著垂直于傾轉(zhuǎn)軸方向的推進(jìn)，使得動(dòng)平臺(tái)有良好的 受力作用，從而與4個(gè)周邊支鏈共同作用實(shí)現(xiàn)較大的傾轉(zhuǎn)能力，并且使得中央支鏈存在確 定的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。
權(quán)利要求
一種大傾角六自由度并聯(lián)機(jī)器人，該并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)包含基座、動(dòng)平臺(tái)、以及連接于動(dòng)平臺(tái)與基座之間的5個(gè)6自由度運(yùn)動(dòng)支鏈組成。其特征在于連接于動(dòng)平臺(tái)與基座的5個(gè)支鏈中有4個(gè)分布在動(dòng)平臺(tái)的周邊并與基座連接，稱(chēng)之為周邊支鏈，周邊支鏈只有一個(gè)關(guān)節(jié)為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，第5個(gè)支鏈置于動(dòng)平臺(tái)中間并與基座連接，稱(chēng)之為中央支鏈，中央支鏈由兩個(gè)移動(dòng)副和兩個(gè)虎克鉸組成，兩個(gè)移動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，中央支鏈的作用是通過(guò)控制其驅(qū)動(dòng)輸入，使得中央支鏈能夠推動(dòng)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)大角度的傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2. 按照權(quán)利要求l所述的大傾角六自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于該并聯(lián)機(jī)器人由5 個(gè)支鏈組成，其中四個(gè)周邊支鏈對(duì)動(dòng)平臺(tái)本身不起約束作用，其驅(qū)動(dòng)可以與基座相連，也可 以是與放置在支鏈的中間形成伸縮桿形式的驅(qū)動(dòng)，周邊支鏈驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，可 以實(shí)現(xiàn)較大角度的水平方向傾轉(zhuǎn)，沒(méi)有中央支鏈的情況下的傾角邊界，在中央支鏈的作用 下可以越過(guò)去，從而實(shí)現(xiàn)大的傾轉(zhuǎn)能力，本機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，適應(yīng)于大傾角要求的 五面加工場(chǎng)合。
3. 按照權(quán)利要求2所述大傾角六自由度并聯(lián)機(jī)器人，該類(lèi)機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用于對(duì)機(jī)器人剛 性要求較高的硬質(zhì)材料的五面加，如磨削、拋光、雕刻等。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種大傾角六自由度并聯(lián)機(jī)器人，它涉及一種可實(shí)現(xiàn)大角度傾轉(zhuǎn)能力的六自由度并聯(lián)機(jī)器人。該并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)包含基座、動(dòng)平臺(tái)、以及連接于動(dòng)平臺(tái)與基座之間的5個(gè)6自由度運(yùn)動(dòng)支鏈組成。其特征在于連接于動(dòng)平臺(tái)與基座的5個(gè)支鏈中有4個(gè)分布在動(dòng)平臺(tái)的周邊并與基座連接，稱(chēng)之為周邊支鏈，周邊支鏈只有一個(gè)關(guān)節(jié)為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，第5個(gè)支鏈置于動(dòng)平臺(tái)中間并與基座連接，稱(chēng)之為中央支鏈，中央支鏈由兩個(gè)移動(dòng)副和兩個(gè)虎克鉸組成，兩個(gè)移動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，中央支鏈的作用是通過(guò)控制其驅(qū)動(dòng)輸入，使得中央支鏈能夠推動(dòng)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)大角度的傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，有較大的傾轉(zhuǎn)能力和較小的扭轉(zhuǎn)能力，且結(jié)構(gòu)緊湊，具有較好的剛性，因此本機(jī)構(gòu)在應(yīng)用于硬質(zhì)材料的五面加工場(chǎng)合。
文檔編號(hào)B25J9/08GK101712151SQ20091011014
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者李兵, 楊曉鈞, 黃海林 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院