一種平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征是：末端鉸鏈通過兩個(gè)相同的支鏈與固定平臺(tái)相連接，每個(gè)支鏈均由一連桿和一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相串聯(lián)組成，其中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為機(jī)器人機(jī)構(gòu)的伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，曲柄為每一支鏈的輸入構(gòu)件。該機(jī)構(gòu)可作為工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)分揀、包裝和封裝等操作。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、易于制造、重量輕、高剛度、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】 一種平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械制造領(lǐng)域，特別涉及一種平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】:
[0002]平面二自由度并聯(lián)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)任意軌跡，可應(yīng)用于分揀、包裝、封裝等平面內(nèi)高速作業(yè)任務(wù)，因此在輕工、電子、食品和醫(yī)藥等行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到了重要的應(yīng)用。
[0003]已有的平面二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中，最為經(jīng)典的是平面5桿機(jī)構(gòu)。它一般采用轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副驅(qū)動(dòng)。在采用轉(zhuǎn)動(dòng)副作為驅(qū)動(dòng)的方案時(shí)，平面二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)一般有5個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中2個(gè)作為驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副安裝在機(jī)架。采用移動(dòng)副作為驅(qū)動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)含有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)移動(dòng)副。在采用移動(dòng)副作為驅(qū)動(dòng)副的設(shè)計(jì)方案時(shí)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案一般采用伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)方式，滾珠絲杠副將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)滑塊(即驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副)的直線運(yùn)動(dòng)。而滾珠絲杠本身結(jié)構(gòu)及其支承方式均比較復(fù)雜，為提高其傳動(dòng)精度和剛度，又需間隙調(diào)整和預(yù)緊，使其設(shè)計(jì)、制造困難，成本高。
[0004]傳統(tǒng)、古老且經(jīng)典的凸輪和平面四桿機(jī)構(gòu)，一般采用交流異步電機(jī)作為其驅(qū)動(dòng)，凸輪或曲柄等速旋轉(zhuǎn)，末端從動(dòng)件按設(shè)計(jì)的預(yù)定規(guī)律運(yùn)動(dòng)。近些年來(lái)機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問題就是，采用交流伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)凸輪和平面四桿機(jī)構(gòu)的變速和主動(dòng)控制，期望得到更好的機(jī)構(gòu)性能(如姚燕安博士的博士論文《凸輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)控制》，天津大學(xué)，1999 ;及其博士后研究報(bào)告《變輸入轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》，上海交通大學(xué)，2001)。但其主要研究和應(yīng)用于傳統(tǒng)的壓力機(jī)設(shè)計(jì)(如專利 CN1302913C，CN1546311A, CN102514217A, CN102328448A,CN102205386, CN102172760B)，實(shí)現(xiàn)了壓力機(jī)的數(shù)字伺服控制，使壓力機(jī)具有柔性。但為構(gòu)建大噸位伺服機(jī)械壓力機(jī)，其需要將多臺(tái)伺服電機(jī)并聯(lián)。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足提出一種平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為其伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。因該機(jī)器人主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殡娮?、輕工、食品和醫(yī)藥等行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，機(jī)構(gòu)中的所有桿件均為輕質(zhì)桿，因此對(duì)于每個(gè)自由度均采用功率較小的單伺服電機(jī)就可勝任伺服驅(qū)動(dòng)的任務(wù)。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、易于制造、重量輕、高剛度、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是:平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為其伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。其結(jié)構(gòu)是機(jī)構(gòu)末端鉸鏈通過兩個(gè)相同的支鏈與固定平臺(tái)相連接，對(duì)于每一支鏈均由一連桿和一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，末端鉸鏈通過該連桿與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊相連，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)則作為每一分支的伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明通過上述技術(shù)方案，存在如下效果:采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)替代了滾珠絲杠副作為平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人的伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、降低成本的特點(diǎn)。該平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)可作為工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的封裝、分揀和包裝等操作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖中:1為固定平臺(tái)，2、4、6為轉(zhuǎn)動(dòng)副，3為曲柄,5為第一連桿,7為滑塊,8為第二連桿，9為末端鉸鏈。
【具體實(shí)施方式】:
[0010]以下結(jié)合附圖1所示之實(shí)施例作進(jìn)一步詳述:
[0011]在圖1所示實(shí)施例中:機(jī)器人機(jī)構(gòu)關(guān)于I軸為對(duì)稱機(jī)構(gòu)，末端鉸鏈9通過兩條相同的支鏈與固定平臺(tái)I相連，這兩條支鏈在末端鉸鏈9處鉸接在一起。這兩條支鏈均含有第二連桿8和一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu),其中曲柄3、第一連桿5和滑塊7構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。末端鉸鏈通過第二連桿8與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊7相連，第二連桿8與滑塊7通過轉(zhuǎn)動(dòng)副6鉸接。在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲柄3與固定平臺(tái)I通過轉(zhuǎn)動(dòng)副2鉸接，曲柄3與第一連桿5通過轉(zhuǎn)動(dòng)副4鉸接，第一連桿5與滑塊7通過轉(zhuǎn)動(dòng)副6鉸接。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為機(jī)器人機(jī)構(gòu)每一支鏈的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，曲柄3則作為機(jī)器人機(jī)構(gòu)每一支鏈的輸入構(gòu)件。
【權(quán)利要求】
1.一種平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征是:末端鉸鏈通過兩個(gè)相同的支鏈與固定平臺(tái)相連，每個(gè)支鏈均含有一連桿和一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，該連桿和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為串聯(lián)連接。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為該機(jī)器人機(jī)構(gòu)每一支鏈的伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中曲柄為每一支鏈的輸入構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征為所述每個(gè)支鏈均由一連桿和一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面立式二自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征為所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為機(jī)器人機(jī)構(gòu)每一支鏈的伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，曲柄作為每一支鏈的輸入構(gòu)件。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK103522286SQ201310520727
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】王冰, 劉景旺, 田東興, 聶旭萌 申請(qǐng)人:北華航天工業(yè)學(xué)院