一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其將柔順關(guān)節(jié)應(yīng)用于平面五桿并聯(lián)機(jī)器人中，取代傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行傳動(dòng)，進(jìn)一步提高了機(jī)器人的性能。該機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置由基座、驅(qū)動(dòng)副、主動(dòng)桿、柔順關(guān)節(jié)、從動(dòng)桿、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副、減速器和伺服電機(jī)組成，這對(duì)于深入研究平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能非常有效。本發(fā)明利用柔順關(guān)節(jié)取代傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，減輕了機(jī)器人系統(tǒng)的質(zhì)量；減少了傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副帶來的間隙、摩擦、磨損、沖擊以及潤滑等問題；提高了機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)行精度和可靠性，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、成本低、有利于實(shí)際應(yīng)用。
【專利說明】一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種具有柔順關(guān)節(jié)的平面五桿裝置，涉及機(jī)器人實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]柔順機(jī)構(gòu)是一種利用構(gòu)件自身變形來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、力和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換的新型機(jī)構(gòu)。與傳統(tǒng)剛性機(jī)構(gòu)不同，在結(jié)構(gòu)上柔順機(jī)構(gòu)減少了甚至沒有了運(yùn)動(dòng)副，它的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在降低成本和提高性能兩方面。
[0003]將柔順機(jī)構(gòu)理論應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)副的設(shè)計(jì)中，產(chǎn)生了柔順關(guān)節(jié)這種新型的運(yùn)動(dòng)副形式，這種運(yùn)動(dòng)副通過自身的彈性變形來傳遞相鄰構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)。使用柔順關(guān)節(jié)取代傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副構(gòu)成的新型機(jī)器人，可以從根本上解決傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副所帶來的間隙、摩擦、磨損、沖擊以及潤滑等問題。
[0004]并聯(lián)微操作機(jī)器人是隨著并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)，微納米技術(shù)和柔順關(guān)節(jié)技術(shù)的發(fā)展而形成的一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，此類機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)鏈短，剛度高，承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)槭褂萌犴橁P(guān)節(jié)代替?zhèn)鹘y(tǒng)運(yùn)動(dòng)副，消除了傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副所帶來的不利影響，提高了機(jī)器人系統(tǒng)的整體性能。
[0005]平面五桿并聯(lián)機(jī)器人是一種常見的少自由度并聯(lián)機(jī)器人，機(jī)械結(jié)構(gòu)由五根連桿組成，其中一根桿作為機(jī)架，與機(jī)架相連的兩桿作為主動(dòng)桿，其余兩桿為從動(dòng)桿。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，易于控制，此類機(jī)器人已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，五根連桿通過剛性運(yùn)動(dòng)副來傳遞力和運(yùn)動(dòng)?；谝陨戏治觯景l(fā)明提出一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其將柔順關(guān)節(jié)應(yīng)用于平面五桿并聯(lián)機(jī)器人中，取代傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行傳動(dòng)，進(jìn)一步提高了機(jī)器人的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，該機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置由基座、驅(qū)動(dòng)副、主動(dòng)桿、柔順關(guān)節(jié)、從動(dòng)桿、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副、減速器和伺服電機(jī)組成，這對(duì)于深入研究平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能非常有效。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其主動(dòng)桿和從動(dòng)桿為剛性桿件；基座和剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副與兩條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及兩組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；運(yùn)動(dòng)支鏈中，主動(dòng)桿一端與驅(qū)動(dòng)副連接，另一端通過柔順關(guān)節(jié)與從動(dòng)桿連接，兩運(yùn)動(dòng)支鏈的從動(dòng)桿通過剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；其中主動(dòng)桿與驅(qū)動(dòng)副，柔順關(guān)節(jié)與主動(dòng)桿和從動(dòng)桿，從動(dòng)桿與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副之間為螺栓連接；驅(qū)動(dòng)部分中，伺服電機(jī)一端通過螺栓連接固定于基座上，另一端與減速器相連，減速器的另一端與驅(qū)動(dòng)副連接。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、利用柔順關(guān)節(jié)取代傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，減輕了機(jī)器人系統(tǒng)的質(zhì)量;[0010]2、本發(fā)明裝置減少了傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副帶來的間隙、摩擦、磨損、沖擊以及潤滑等問題；
[0011]3、提高了機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)行精度和可靠性，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、成本低、有利于實(shí)際應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0013]圖2為平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖。
[0014]圖中:1、基座2、驅(qū)動(dòng)副3、主動(dòng)桿4、柔順關(guān)節(jié)5、從動(dòng)桿6、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副7、減速器8、伺服電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1所示為平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖，圖2為平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖，該裝置由基座1、驅(qū)動(dòng)副2、主動(dòng)桿3、柔順關(guān)節(jié)4、從動(dòng)桿5、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副6、減速器7、伺服電機(jī)8組成；其中基座I和剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副6與兩條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及兩組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；運(yùn)動(dòng)支鏈中，主動(dòng)桿3 —端與驅(qū)動(dòng)副2連接，另一端通過柔順關(guān)節(jié)4與從動(dòng)桿5連接，兩運(yùn)動(dòng)支鏈的從動(dòng)桿5通過剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副6連接；其中主動(dòng)桿3與驅(qū)動(dòng)副2，柔順關(guān)節(jié)4與主動(dòng)桿3和從動(dòng)桿5，從動(dòng)桿5與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副6之間為螺栓連接；驅(qū)動(dòng)部分中，伺服電機(jī)8 —端通過螺栓連接固定在基座I上，另一端與減速器7連接，減速器7的另一端與驅(qū)動(dòng)副2連接。
[0017]該實(shí)驗(yàn)裝置工作時(shí)，各組驅(qū)動(dòng)部分中的伺服電機(jī)將控制力矩經(jīng)過減速器傳遞給驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)副帶動(dòng)主動(dòng)桿，主動(dòng)桿通過柔順關(guān)節(jié)帶動(dòng)從動(dòng)桿，從動(dòng)桿末端的剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副可以完成給定的工作任務(wù)。
[0018]主動(dòng)桿和從動(dòng)桿的材料為鋁，尺寸均為400mmX23mmX10mm ;柔順關(guān)節(jié)的材料為彈簧鋼，R=20mm，厚度為0.5_，結(jié)構(gòu)參數(shù)并不唯一，可以更換不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的柔順關(guān)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0019]本發(fā)明公開的平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人，使用柔順關(guān)節(jié)取代傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，減少了傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副所帶來的間隙、摩擦、磨損、沖擊以及潤滑等問題，提高了機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)行精確性和可靠性，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，成本低，為平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人的性能提高和實(shí)際應(yīng)用提供了保障。
【權(quán)利要求】
1.一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是:該裝置由基座(I)、驅(qū)動(dòng)副(2)、主動(dòng)桿(3)、柔順關(guān)節(jié)(4)、從動(dòng)桿(5)、剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(6)、減速器(7)、伺服電機(jī)(8)組成；其中基座(I)和剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(6)與兩條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈以及兩組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)部分相連接；運(yùn)動(dòng)支鏈中，主動(dòng)桿(3)—端與驅(qū)動(dòng)副(2)連接，另一端通過柔順關(guān)節(jié)(4)與從動(dòng)桿(5)連接，兩運(yùn)動(dòng)支鏈的從動(dòng)桿(5)通過剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(6)連接；其中主動(dòng)桿(3)與驅(qū)動(dòng)副(2)，柔順關(guān)節(jié)(4)與主動(dòng)桿(3)和從動(dòng)桿(5)，從動(dòng)桿(5)與剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副(6)之間為螺栓連接；驅(qū)動(dòng)部分中，伺服電機(jī)(8 ) —端通過螺栓連接固定在基座(I)上，另一端與減速器(7 )連接，減速器(7)的另一端與驅(qū)動(dòng)副(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是:實(shí)驗(yàn)裝置工作時(shí)，各組驅(qū)動(dòng)部分中的伺服電機(jī)將控制力矩經(jīng)過減速器傳遞給驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)副帶動(dòng)主動(dòng)桿，主動(dòng)桿通過柔順關(guān)節(jié)帶動(dòng)從動(dòng)桿，從動(dòng)桿末端的剛性轉(zhuǎn)動(dòng)副可以完成給定的工作任務(wù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種平面五桿柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是:柔順關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)參數(shù)并不唯一，可以更換不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的柔順關(guān)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；主動(dòng)桿和從動(dòng)桿的材料尺寸均相同。
【文檔編號(hào)】B25J3/04GK103495967SQ201310452325
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】 田 浩, 余躍慶 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)