專利名稱：可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機器人，特別是涉及一種機器人的可實現整周回轉的高速抓放式 并聯機器人機構。
背景技術：
在電子、食品、醫(yī)藥、輕工等行業(yè)的自動化包裝、封裝和物流生產線中，需要借 助機械手從某一位置抓取某一物體，然后在平面內作大范圍的快速移動，并按照給定的 角度和高度將被抓取的該物體放置到另一位置。美國專利US4392776(或EP0065859、 JP57194888、ES8307152、EP0065859、IE820902L、IE52774)、US5000653 (或 W08700789、 EP0232292、ES2001359、DE35287769)、US2005087034 (或 EP1525957、JP2005125489、 DE10349452)、US6212968(或 DE19934973)、歐洲專利 EP0169473(或 JP61109681)、日本 專利 JP2003275977、JP2003275978、JP2003275987、保加利亞專利 BG5129 以及中國專利 CN1779936等，均涉及了一種三自由度或四自由度SCARA(Selective Compliance Assemble Robot Arm)型機器人。該類機器人的主動臂一端通過轉動副與機座連接，主動臂另一端通 過回轉副與從動臂的一端連接，兩轉動軸線平行，從而使主動臂與從動臂構成兩自由度平 面關節(jié)串聯機器人機構；從動臂的另一端設置有末端執(zhí)行器，末端執(zhí)行器相對于從動臂具 有一個回轉自由度和一個移動自由度，回轉自由度的軸線與主動臂及從動臂的回轉軸線平 行，移動自由度的方向垂直于主動臂及從動臂的運動平面。各驅動裝置可直接設置于兩相 對運動構件的關節(jié)上，也可固定在基座上，然后通過傳動裝置驅動各關節(jié)。此類機器人可實 現在運動平面內的整周回轉，因此具有較大的運動空間，但是，由于采用開環(huán)結構，所以主 動臂和從動臂的慣性較大，其剛度和精度較低。專利W0 02/22320公開了一種采用并聯構型的具有三維平動的機器人，該機構由 固定架、動平臺以及連接固定架和動平臺的A、B、C三條支鏈組成。支鏈A和B的主動臂通 過同軸的兩個可轉動的驅動裝置安裝在固定架上，為動平臺提供水平面內的驅動；支鏈C 的驅動裝置固定在支鏈A或支鏈B的主動臂上，為支鏈C的主動提供轉動驅動，進而為動平 臺提供垂直方向的驅動；三條支鏈的主動臂和從動臂通過球鉸鏈連接；三條支鏈的從動臂 也均通過球鉸鏈與動平臺相連，而且與動平臺相連的球鉸鏈分布在同一直線上。此種布局， 不僅使動平臺設計困難，而且動平臺需要較大尺寸，另外，由于支鏈C的驅動裝置固定在支 鏈A和B其中的一個主動臂上，會導致支鏈A和B受力和運動部件的慣性的不對稱，支鏈C 不總是在支鏈A和B的中間位置，會導致剛度、精度和加速度的不對稱。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種動平臺結構簡單且相對尺 寸小的可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構。本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是一種可實現整周 回轉的高速抓放式并聯機器人機構，包括固定架、動平臺以及連接固定架與動平臺的第一
6支鏈、第二支鏈和第三支鏈，所述第一支鏈包括固接在所述固定架上的第一驅動裝置、與所 述第一驅動裝置的驅動端固接的第一驅動軸、與所述第一驅動軸固接的第一近架桿和與所 述第一近架桿連接的第一遠架桿；所述第二支鏈包括固接在所述固定架上的第二驅動裝 置、與所述第二驅動裝置的驅動端固接的第二驅動軸、與所述第二驅動軸固接的第二近架 桿和與所述第二近架桿連接的第二遠架桿；所述第三支鏈包括轉動連接在所述固定架上的 轉體、與所述轉體通過轉動副連接的第三近架桿和與所述第三近架桿連接的第三遠架桿； 所述第三支鏈設置在所述第一支鏈和所述第二支鏈的中間對稱位置；所述第一支鏈的第一 遠架桿和所述第二支鏈的第二遠架桿成面對稱布置；所述第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈 分別通過鉸鏈與所述動平臺連接，用于連接動平臺和三條支鏈的所述鉸鏈成面對稱布置； 所述第一驅動軸的軸線、第二驅動軸的軸線和所述轉體的軸線均與z軸同軸設置。所述第一近架桿的外端固接有第一近架連接軸，所述第一近架桿的里端與第一 驅動軸固接，所述第一遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述動平臺上固接有第 一遠架連接軸，所述第一近架連接軸通過球鉸鏈與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的一端連 接，所述第一遠架連接軸與第一遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述第二 近架桿的外端固接有第二近架連接軸，所述第二近架桿的里端與第二驅動軸固接，所述第 二遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述動平臺上固接有第二遠架連接軸，所述 第二近架連接軸通過球鉸鏈與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第二遠架連 接軸與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述轉體上固接有第三驅 動裝置，所述第三驅動裝置設有驅動軸，所述第三驅動裝置的驅動軸與所述第三近架桿的 里端連接，所述第三近架桿的外端固接有第三近架連接軸，所述動平臺上固接有第三遠架 連接軸，所述第三遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第三遠架桿的兩個遠架 桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所述第三近架連接軸通過球鉸鏈與所述第三遠架桿的 兩個遠架桿的一端連接，所述第三遠架連接軸與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的另一端通 過球鉸鏈連接，所述第三驅動裝置的驅動軸的軸線m與z軸垂直正交；用于連接動平臺和三 條支鏈遠架桿的六個所述球鉸鏈成面對稱布置。所述第一近架桿的里端與第一驅動軸固接，所述第一近架桿的外端通過第一虎克 鉸與所述第一遠架桿的一端連接，所述第一遠架桿為單桿，所述第一遠架桿的另一端通過 第二虎克鉸與所述動平臺連接，所述第一虎克鉸和第二虎克鉸均包括形成為一體的鉛垂鉸 鏈軸和水平鉸鏈軸，所述第一虎克鉸的水平鉸鏈軸與所述所述第二虎克鉸的水平鉸鏈軸平 行；所述第二近架桿的里端與第二驅動軸固接，所述第二近架桿的外端通過第三虎克鉸與 所述第二遠架桿的一端連接，所述第二遠架桿為單桿，所述第二遠架桿的另一端通過第四 虎克鉸與所述動平臺連接，所述第三虎克鉸和第四虎克鉸均包括形成為一體的鉛垂鉸鏈軸 和水平鉸鏈軸，所述第三虎克鉸的水平鉸鏈軸與所述所述第四虎克鉸的水平鉸鏈軸平行； 所述轉體上固接有第三驅動裝置，所述第三驅動裝置設有驅動軸，所述第三驅動裝置的驅 動軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿的外端固接有第三近架連接軸，所述 動平臺上固接有第三遠架連接軸，所述第三遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所 述第三遠架桿的兩個遠架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所述第三近架連接軸通過球 鉸鏈與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第三遠架連接軸與所述第三遠架桿 的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接，所述第三驅動裝置的驅動軸的軸線m與z軸垂直正交；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的第二虎克鉸、第四虎克鉸和兩個所述球鉸鏈成 面對稱布置。所述第一近架桿的里端與第一驅動軸固接，所述第一近架桿的外端通過第一虎克 鉸與所述第一遠架桿的一端連接，所述第一遠架桿為單桿，所述第一遠架桿的另一端通過 第二虎克鉸與所述動平臺連接，所述第一虎克鉸和第二虎克鉸均包括形成為一體的鉛垂鉸 鏈軸和水平鉸鏈軸，所述第一虎克鉸的水平鉸鏈軸與所述所述第二虎克鉸的水平鉸鏈軸平 行；所述第二近架桿的里端與第二驅動軸固接，所述第二近架桿的外端通過第三虎克鉸與 所述第二遠架桿的一端連接，所述第二遠架桿為單桿，所述第二遠架桿的另一端通過第四 虎克鉸與所述動平臺連接，所述第三虎克鉸和第四虎克鉸均包括形成為一體的鉛垂鉸鏈軸 和水平鉸鏈軸，所述第三虎克鉸的水平鉸鏈軸與所述第四虎克鉸的水平鉸鏈軸平行；所述 轉體上固接有第三驅動裝置，所述第三驅動裝置設有驅動軸，所述第三驅動裝置的驅動軸 與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿的外端通過第一鉸鏈軸與所述第三遠架桿 的一端連接，所述第三遠架桿為單桿，所述第三遠架桿的另一端通過第二鉸鏈軸與所述動 平臺連接，所述第三驅動裝置的驅動軸的軸線m與z軸垂直正交，所述第一鉸鏈軸的軸線、 第二鉸鏈軸的軸線及第三驅動裝置的驅動軸的軸線m相互平行；用于連接動平臺和三條支 鏈遠架桿的第二虎克鉸、第四虎克鉸和第二鉸鏈軸成面對稱布置。所述第一近架桿的外端固接有第一近架連接軸，所述第一近架桿的里端與第一驅 動軸固接，所述第一遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第一遠架桿的兩個遠 架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所述動平臺上固接有第一遠架連接軸，所述第一近 架連接軸通過球鉸鏈與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第一遠架連接軸與 所述第一遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述第二近架桿的外端固接有第 二近架連接軸，所述第二近架桿的里端與第二驅動軸固接，所述第二遠架桿包括相互平行 且等長的兩個遠架桿，所述第二遠架桿的兩個遠架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所 述動平臺上固接有第二遠架連接軸，所述第二近架連接軸通過球鉸鏈與所述第二遠架桿的 兩個遠架桿的一端連接，所述第二遠架連接軸與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的另一端通 過球鉸鏈連接；所述轉體通過第三鉸鏈軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿 的外端固接有第三近架連接軸，所述動平臺上固接有第三遠架連接軸，所述第三遠架桿包 括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第三遠架桿的兩個遠架桿之間設有與其垂直固接的 支撐件，所述第三近架連接軸通過球鉸鏈與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所 述第三遠架連接軸與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接，所述第三鉸 鏈軸的軸線與z軸垂直正交；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的六個所述球鉸鏈成面對 稱布置。所述第一近架桿的外端固接有第一近架連接軸，所述第一近架桿的里端與第一 驅動軸固接，所述第一遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述動平臺上固接有第 一遠架連接軸，所述第一近架連接軸通過球鉸鏈與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的一端連 接，所述第一遠架連接軸與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述 第二近架桿的外端固接有第二近架連接軸，所述第二近架桿的里端與第二驅動軸固接，所 述第二遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述動平臺上固接有第二遠架連接軸， 所述第二近架連接軸通過球鉸鏈與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第二遠
8架連接軸與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述轉體上固接有第 三驅動裝置，所述第三驅動裝置設有驅動軸，所述第三驅動裝置的驅動軸與所述第三近架 桿的里端連接，所述第三近架桿的外端固接有第三近架連接軸，所述動平臺上固接有第三 遠架連接軸，所述第三遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第三近架連接軸通 過球鉸鏈與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第三遠架連接軸與所述第三遠 架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接，所述第三驅動裝置的驅動軸的軸線m與z軸 垂直正交；所述轉體與所述第一近架桿或所述第二近架桿固接；用于連接動平臺和三條支 鏈遠架桿的六個所述球鉸鏈成面對稱布置。所述第一近架桿的外端固接有第一近架連接軸，所述第一近架桿的里端與第一驅 動軸固接，所述第一遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第一遠架桿的兩個遠 架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所述動平臺上固接有第一遠架連接軸，所述第一近 架連接軸通過球鉸鏈與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第一遠架連接軸與 所述第一遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述第二近架桿的外端固接有第 二近架連接軸，所述第二近架桿的里端與第二驅動軸固接，所述第二遠架桿包括相互平行 且等長的兩個遠架桿，所述第二遠架桿的兩個遠架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所 述動平臺上固接有第二遠架連接軸，所述第二近架連接軸通過球鉸鏈與所述第二遠架桿的 兩個遠架桿的一端連接，所述第二遠架連接軸與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的另一端通 過球鉸鏈連接；所述轉體通過第四鉸鏈軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿 的外端固接有第三近架連接軸，所述動平臺上固接有第三遠架連接軸，所述第三遠架桿包 括相互平行且等長的兩個遠架桿，，所述第三近架連接軸通過球鉸鏈與所述第三遠架桿的 兩個遠架桿的一端連接，所述第三遠架連接軸與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的另一端通 過球鉸鏈連接，所述第四鉸鏈軸的軸線與z軸垂直正交；所述轉體與所述第一近架桿或所 述第二近架桿固接；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的六個所述球鉸鏈成面對稱布置。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是可實現整周回轉，可滿足一般抓放操作的要求， 具有大的工作空間_機架體積比，整機剛度、精度好，具有較高速度和加速度能力，運動學 和動力學性能具有軸對稱性，具有多種可重構的結構形式以滿足不同的需求。


圖1為本發(fā)明實施例1的結構示意圖；圖2為圖1中的第三遠架桿的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例2的結構示意圖；圖4為本發(fā)明實施例2中的虎克鉸的結構示意圖；圖5為本發(fā)明實施例3的結構示意圖；圖6為本發(fā)明實施例1的一種重構結構之一；圖7為本發(fā)明實施例1的一種重構結構之二 ；圖8為本發(fā)明實施例1的一種重構結構之三。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下實施例1 請參閱圖1 圖2，一種可實現整周回轉具有三維平動的高速抓放式并聯機器人 機構，機構包括固定架0、動平臺4以及連接固定架0與動平臺4的第一支鏈1、第二支鏈2 和第三支鏈3，第一支鏈1包括第一驅動裝置11、第一驅動軸12、第一近架桿13、第一近架 連接軸14、兩個平行的第一遠架桿15和第一遠架連接軸16，第一驅動裝置11固定設置于 固定架0上，其輸出端與第一驅動軸12的一端固定連接，第一驅動裝置11和第一驅動軸12 均為中空結構，第一驅動軸12可以相對于固定架0繞第一驅動軸12的軸線z軸自由轉動， 第一驅動軸12的另一端與第一近架桿13的一端固定連接，第一近架桿13另一端與第一近 架連接軸14固定連接，第一遠架桿15 —端與第一近架連接軸14球鉸接，另一端與固接在 動平臺4上的第一遠架連接軸16球鉸接；第二支鏈2包括第二驅動裝置21、第二驅動軸22、 第二近架桿23、第二近架連接軸24、兩個平行的第二遠架桿25和第二遠架連接軸26，第二 驅動裝置21固定設置于固定架0上，其輸出端與第二驅動軸22的一端固定連接，第二驅動 軸22設置在中空結構的第一驅動軸12的中心并與其形成同軸設置形式，即使它們的軸線 相重合，又使兩者能夠相對獨立的轉動，第二驅動軸22的另一端與第二近架桿23的一端固 定連接，第二近架桿23的另一端與第二近架連接軸24固定連接，第二遠架桿25的一端與 第二近架連接軸24球鉸接，另一端與固接在動平臺4上的第二遠架連接軸26球鉸接；第三 條支鏈3包括通過轉動副連接于固定架0的轉體31、第三驅動裝置32、第三近架桿33、第三 近架連接軸34、第三遠架桿35和第三遠架連接軸36，轉動副的軸線與第一驅動軸及第二驅 動軸的軸線設置為共線形式，即使它們的軸線相重合，又使三者能夠相對獨立的轉動，第三 驅動裝置32固定設置在轉體31上，第三近架桿33的一端與驅動裝置32的驅動軸固接，驅 動裝置32的驅動軸的軸線m與z軸垂直正交，近架桿33的另一端與第三近架連接軸34固 接；第三遠架桿35的一端與第三近架連接軸34球鉸接，另一端與固接在動平臺4上的第三 遠架連接軸36球鉸接。在本實例中，第一遠架桿15、第二遠架桿25和第三遠架桿35由兩個相互平行且等 長從動桿組成，兩從動桿有利于提高機構的剛度。用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的六 個球鉸鏈成面對稱布置。請參見圖2，在本實例中，第三遠架桿35的兩從動桿52間布有支撐件51，支撐件 51垂直固接于兩從動桿52之間。在本實施例1中，上述并聯機構中的第一支鏈1和第二支鏈2兩條支鏈的驅動裝 置11、21為機構提供水平面內的驅動；第三支鏈3的驅動裝置32為機構提供垂直方向的驅 動。上述并聯機構的布置形式可以保證動平臺4相對于固定架0的姿態(tài)保持不變；轉動副 的軸線z與第一驅動軸及第二驅動軸的軸線設置為共線形式可保證動平臺4相對于固定架 0能夠實現整周回轉；在實施例1中，第一近架桿13的外端比里端高，第二近架桿23的外端比里端低， 以實現第一遠架桿15和第二遠架桿25成面對稱布置，支鏈1、支鏈2運動對稱。第一驅動裝置11和第二驅動裝置21旋轉時，第三支鏈3跟隨隨動，并始終保持在 第一支鏈1和第二支鏈2的中間對稱位置。在本實施例1中，第一驅動裝置11采用了中空的直驅電機；也可采用伺服電機-減速齒輪副的結構形式，或伺服電機-減速帶輪的傳動形式，當然，在具體實施時，采用 其它任意一種可實現相同功能的結構形式作為驅動方式都是可以的。在本實施例1中，第二驅動裝置可以為直驅電機，也可以是結構為伺服電機-減速 器結構，當然，在具體實施時，采用其它任意一種可實現相同功能的結構形式作為驅動方式 都是可以的。在本實施例1中，第三驅動裝置的結構為伺服電機-減速機結構。當然，在具體實 施時，該裝置的驅動方式也不局限于此。實施例2 請參見圖3 圖4，一種可實現整周回轉具有三維平動的高速抓放式并聯機器人 機構，第一和第二遠架桿的結構采用單桿結構形式，此時遠架桿的兩端均需用具有兩個正 交回轉自由度的虎克鉸分別和對應支鏈的近架桿及動平臺鉸接。在第一支鏈中，第一近架 桿13通過虎克鉸61與第一遠架桿62相鉸接，從而使第一遠架桿62相對于第一近架桿61 具有兩個正交的轉動自由度，虎克鉸61由鉛垂鉸鏈軸61a和水平鉸鏈軸61b組成，鉛垂鉸 鏈軸61a的軸線平行于z軸，水平鉸鏈軸61b的軸線與鉛錘鉸鏈軸61a的軸線垂直相交，第 一遠架桿62通過虎克鉸63與動平臺4相鉸接，從而使動平臺4相對于第一遠架桿61具有 兩個正交的轉動自由度，虎克鉸63與虎克鉸61的結構相同，請參見圖4，虎克鉸63由鉛垂 鉸鏈軸63a和水平鉸鏈軸63b組成，鉛垂鉸鏈軸63a的軸線平行于z軸，水平鉸鏈軸63b的 軸線與鉛錘鉸鏈軸63a的軸線垂直相交。水平鉸鏈軸63b的軸線與水平鉸鏈軸61b的軸線 布置為平行形式。第二支鏈的第二遠架桿和第二近架桿及動平臺的鉸接方式與第一支鏈的 第一遠架桿和第一近架桿及動平臺的鉸接方式相同。第三支鏈及其他零件的連接方式和實 施例1相同。與實施例1 一樣，第一遠架桿和第二遠架桿成面對稱布置，第三遠架桿位于第一 遠架桿和第二遠架桿之間。用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的兩個虎克鉸和兩個球鉸成 面對稱布置。實施例3 請參見圖5，一種可實現整周回轉具有三維平動的高速抓放式并聯機器人機構，第 三遠架桿使用單桿的結構形式，第三支鏈的第三近架桿33通過鉸鏈軸71與第三遠架桿72 鉸接，從而使第三遠架桿72相對于第三近架桿33具有一個轉動自由度，鉸鏈軸71的軸線 平行于m軸，第三遠架桿72通過鉸鏈軸73與動平臺4鉸接，從而使動平臺4相對于第三遠 架桿72具有一個轉動自由度，鉸鏈軸73的軸線也平行于m軸。第一支鏈1，第二支鏈2及 其他零件的連接方式可以和實施例1相同，也可以和實施例2相同，在本實施例3中，選擇 了和實施例2相同的連接方式。與實施例1 一樣，第一遠架桿和第二遠架桿成面對稱布置，第三遠架桿位于第一 遠架桿和第二遠架桿之間。用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的兩個虎克鉸和一個鉸鏈軸 成面對稱布置。請參見圖6，一種可實現整周回轉具有二維平動的高速抓放式并聯機器人機構，為 實施例1的一種重構結構之一，第一和第二遠架桿采用第三遠架桿的結構形式，并去掉第 三支鏈3的驅動裝置32，此時第三支鏈3只為機構提供約束，不提供驅動，機構變化為僅有 兩個平動自由度的機構。圖6所示機構可視為本發(fā)明的一種重構機構，各支鏈所用的連接鉸鏈和實施例1相同，但在第一遠架桿15和第二遠架桿25的兩根從動桿52之間分別添加 了若干支撐件51，支撐件51垂直固接于兩從動桿52之間。參見圖7，一種可實現整周回轉具有三維平動的高速抓放式并聯機器人機構，為實 施例1的一種重構結構之二，第三遠架桿采用第一或第二遠架桿的結構形式，此時要求轉 體31固接于第一近架桿13和第二近架桿23其中之一。圖7所示可視為實施例1的另一 種重構機構，各支鏈所用的連接鉸鏈和實施例1相同，但去除了第三遠架桿35的中間的支 撐件51，此時第一、第二、第三三個遠架桿的結構完全相同。該結構要求第三支鏈中的轉體 31固接于第一近架桿13和第二近架桿23其中之一。參見圖8，一種可實現整周回轉具有二維平動的高速抓放式并聯機器人機構，為實 施例1的一種重構結構之三，第一和第二遠架桿結構與第三遠架桿的結構互換，并去掉第 三支鏈3的驅動裝置32，第三支鏈3只為機構提供約束，不提供驅動，此時要求轉體31固接 于第一近架桿13和第二近架桿23其中之一，此時機構變化為僅有兩個平動自由度的機構。 圖8所示可視為實施例1的又一種重構機構。本發(fā)明與現有技術相比，其不同點在于(1)三條支鏈的遠架桿與動平臺的連接方式均采用鉸鏈連接且鉸鏈成面對稱布置。(2)第一支鏈和第二支鏈的驅動裝置均采用直驅電機，有效簡化了機構的傳動。(3)機構具有多種可重構的結構形式。本發(fā)明可實現整周回轉，可滿足一般抓放操作的要求，具有大的工作空間-機架 體積比，整機剛度、精度好，具有較高速度和加速度能力，運動學和動力學性能具有軸對稱 性，具有多種可重構的結構形式以滿足不同的需求。盡管上面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上 述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通 技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可 以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
1權利要求
一種可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構，包括固定架、動平臺以及連接固定架與動平臺的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈，其特征在于，所述第一支鏈包括固接在所述固定架上的第一驅動裝置、與所述第一驅動裝置的驅動端固接的第一驅動軸、與所述第一驅動軸固接的第一近架桿和與所述第一近架桿連接的第一遠架桿；所述第二支鏈包括固接在所述固定架上的第二驅動裝置、與所述第二驅動裝置的驅動端固接的第二驅動軸、與所述第二驅動軸固接的第二近架桿和與所述第二近架桿連接的第二遠架桿；所述第三支鏈包括轉動連接在所述固定架上的轉體、與所述轉體通過轉動副連接的第三近架桿和與所述第三近架桿連接的第三遠架桿；所述第三支鏈設置在所述第一支鏈和所述第二支鏈的中間對稱位置；所述第一支鏈的第一遠架桿和所述第二支鏈的第二遠架桿成面對稱布置；所述第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈分別通過鉸鏈與所述動平臺連接，用于連接動平臺和三條支鏈的所述鉸鏈成面對稱布置；所述第一驅動軸的軸線、第二驅動軸的軸線和所述轉體的軸線均與z軸同軸設置。
2.根據權利要求1所述的可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構，其特征在于，所述第一近架桿的外端固接有第一近架連接軸，所述第一近架桿的里端與第一驅動軸 固接，所述第一遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述動平臺上固接有第一遠架 連接軸，所述第一近架連接軸通過球鉸鏈與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所 述第一遠架連接軸與第一遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述第二近架桿的外端固接有第二近架連接軸，所述第二近架桿的里端與第二驅動軸 固接，所述第二遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述動平臺上固接有第二遠架 連接軸，所述第二近架連接軸通過球鉸鏈與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所 述第二遠架連接軸與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述轉體上固接有第三驅動裝置，所述第三驅動裝置設有驅動軸，所述第三驅動裝置 的驅動軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿的外端固接有第三近架連接軸， 所述動平臺上固接有第三遠架連接軸，所述第三遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架 桿，所述第三遠架桿的兩個遠架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所述第三近架連接軸 通過球鉸鏈與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第三遠架連接軸與所述第三 遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接，所述第三驅動裝置的驅動軸的軸線m與z 軸垂直正交；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的六個所述球鉸鏈成面對稱布置。
3.根據權利要求1所述的可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構，其特征在于，所述第一近架桿的里端與第一驅動軸固接，所述第一近架桿的外端通過第一虎克鉸與 所述第一遠架桿的一端連接，所述第一遠架桿為單桿，所述第一遠架桿的另一端通過第二 虎克鉸與所述動平臺連接，所述第一虎克鉸和第二虎克鉸均包括形成為一體的鉛垂鉸鏈軸 和水平鉸鏈軸，所述第一虎克鉸的水平鉸鏈軸與所述所述第二虎克鉸的水平鉸鏈軸平行；所述第二近架桿的里端與第二驅動軸固接，所述第二近架桿的外端通過第三虎克鉸與 所述第二遠架桿的一端連接，所述第二遠架桿為單桿，所述第二遠架桿的另一端通過第四 虎克鉸與所述動平臺連接，所述第三虎克鉸和第四虎克鉸均包括形成為一體的鉛垂鉸鏈軸 和水平鉸鏈軸，所述第三虎克鉸的水平鉸鏈軸與所述所述第四虎克鉸的水平鉸鏈軸平行；所述轉體上固接有第三驅動裝置，所述第三驅動裝置設有驅動軸，所述第三驅動裝置 的驅動軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿的外端固接有第三近架連接軸， 所述動平臺上固接有第三遠架連接軸，所述第三遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架 桿，所述第三遠架桿的兩個遠架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所述第三近架連接軸 通過球鉸鏈與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第三遠架連接軸與所述第三 遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接，所述第三驅動裝置的驅動軸的軸線m與z 軸垂直正交；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的第二虎克鉸、第四虎克鉸和兩個所述球鉸鏈成面 對稱布置。
4.根據權利要求1所述的可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構，其特征在于，所述第一近架桿的里端與第一驅動軸固接，所述第一近架桿的外端通過第一虎克鉸與 所述第一遠架桿的一端連接，所述第一遠架桿為單桿，所述第一遠架桿的另一端通過第二 虎克鉸與所述動平臺連接，所述第一虎克鉸和第二虎克鉸均包括形成為一體的鉛垂鉸鏈軸 和水平鉸鏈軸，所述第一虎克鉸的水平鉸鏈軸與所述所述第二虎克鉸的水平鉸鏈軸平行；所述第二近架桿的里端與第二驅動軸固接，所述第二近架桿的外端通過第三虎克鉸與 所述第二遠架桿的一端連接，所述第二遠架桿為單桿，所述第二遠架桿的另一端通過第四 虎克鉸與所述動平臺連接，所述第三虎克鉸和第四虎克鉸均包括形成為一體的鉛垂鉸鏈軸 和水平鉸鏈軸，所述第三虎克鉸的水平鉸鏈軸與所述第四虎克鉸的水平鉸鏈軸平行；所述轉體上固接有第三驅動裝置，所述第三驅動裝置設有驅動軸，所述第三驅動裝置 的驅動軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿的外端通過第一鉸鏈軸與所述第 三遠架桿的一端連接，所述第三遠架桿為單桿，所述第三遠架桿的另一端通過第二鉸鏈軸 與所述動平臺連接，所述第三驅動裝置的驅動軸的軸線m與z軸垂直正交，所述第一鉸鏈軸 的軸線、第二鉸鏈軸的軸線及第三驅動裝置的驅動軸的軸線m相互平行；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的第二虎克鉸、第四虎克鉸和第二鉸鏈軸成面對稱 布置。
5.根據權利要求1所述的可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構，其特征在于，所述第一近架桿的外端固接有第一近架連接軸，所述第一近架桿的里端與第一驅動軸 固接，所述第一遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第一遠架桿的兩個遠架桿 之間設有與其垂直固接的支撐件，所述動平臺上固接有第一遠架連接軸，所述第一近架連 接軸通過球鉸鏈與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第一遠架連接軸與所述 第一遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述第二近架桿的外端固接有第二近架連接軸，所述第二近架桿的里端與第二驅動軸 固接，所述第二遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第二遠架桿的兩個遠架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所述動平臺上固接有第二遠架連接軸，所述第二近架連 接軸通過球鉸鏈與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第二遠架連接軸與所述 第二遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述轉體通過第三鉸鏈軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿的外端固接 有第三近架連接軸，所述動平臺上固接有第三遠架連接軸，所述第三遠架桿包括相互平行 且等長的兩個遠架桿，所述第三遠架桿的兩個遠架桿之間設有與其垂直固接的支撐件，所 述第三近架連接軸通過球鉸鏈與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第三遠架 連接軸與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接，所述第三鉸鏈軸的軸線 與z軸垂直正交；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的六個所述球鉸鏈成面對稱布置。
6.根據權利要求1所述的可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構，其特征在于，所述第一近架桿的外端固接有第一近架連接軸，所述第一近架桿的里端與第一驅動軸 固接，所述第一遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述動平臺上固接有第一遠架 連接軸，所述第一近架連接軸通過球鉸鏈與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所 述第一遠架連接軸與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述第二近架桿的外端固接有第二近架連接軸，所述第二近架桿的里端與第二驅動軸 固接，所述第二遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述動平臺上固接有第二遠架 連接軸，所述第二近架連接軸通過球鉸鏈與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所 述第二遠架連接軸與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述轉體上固接有第三驅動裝置，所述第三驅動裝置設有驅動軸，所述第三驅動裝置 的驅動軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿的外端固接有第三近架連接軸， 所述動平臺上固接有第三遠架連接軸，所述第三遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架 桿，所述第三近架連接軸通過球鉸鏈與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第 三遠架連接軸與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接，所述第三驅動裝 置的驅動軸的軸線m與z軸垂直正交；所述轉體與所述第一近架桿或所述第二近架桿固接；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的六個所述球鉸鏈成面對稱布置。
7.根據權利要求1所述的可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構，其特征在于，所述第一近架桿的外端固接有第一近架連接軸，所述第一近架桿的里端與第一驅動軸 固接，所述第一遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第一遠架桿的兩個遠架桿 之間設有與其垂直固接的支撐件，所述動平臺上固接有第一遠架連接軸，所述第一近架連 接軸通過球鉸鏈與所述第一遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第一遠架連接軸與所述 第一遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述第二近架桿的外端固接有第二近架連接軸，所述第二近架桿的里端與第二驅動軸 固接，所述第二遠架桿包括相互平行且等長的兩個遠架桿，所述第二遠架桿的兩個遠架桿 之間設有與其垂直固接的支撐件，所述動平臺上固接有第二遠架連接軸，所述第二近架連 接軸通過球鉸鏈與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的一端連接，所述第二遠架連接軸與所述第二遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連接；所述轉體通過第四鉸鏈軸與所述第三近架桿的里端連接，所述第三近架桿的外端固接 有第三近架連接軸，所述動平臺上固接有第三遠架連接軸，所述第三遠架桿包括相互平行 且等長的兩個遠架桿，，所述第三近架連接軸通過球鉸鏈與所述第三遠架桿的兩個遠架桿 的一端連接，所述第三遠架連接軸與所述第三遠架桿的兩個遠架桿的另一端通過球鉸鏈連 接，所述第四鉸鏈軸的軸線與z軸垂直正交；所述轉體與所述第一近架桿或所述第二近架桿固接；用于連接動平臺和三條支鏈遠架桿的六個所述球鉸鏈成面對稱布置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可實現整周回轉的高速抓放式并聯機器人機構，包括固定架、動平臺以及連接固定架與動平臺的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈，所述第三支鏈設置在所述第一支鏈和所述第二支鏈的中間對稱位置；所述第一支鏈的第一遠架桿和所述第二支鏈的第二遠架桿成面對稱布置；所述第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈分別通過鉸鏈與所述動平臺連接，用于連接動平臺和三條支鏈的所述鉸鏈成面對稱布置。本發(fā)明可實現整周回轉的三維平動，可滿足一般抓放操作的要求，具有大的工作空間-機架體積比，整機剛度、精度好，具有較高速度和加速度能力，運動學和動力學性能具有軸對稱性，具有多種可重構的結構形式以滿足不同的需求。
文檔編號B25J9/02GK101973030SQ20101029063
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權日2010年9月25日
發(fā)明者倪雁冰, 宋軼民, 梅江平, 汪滿新, 沈兆光, 王多, 王輝, 趙學滿, 黃田 申請人:天津大學