本發(fā)明涉及一種機器人，特別是涉及一種具有空間三平動一轉(zhuǎn)動能力的高速并聯(lián)機械手。

背景技術：

專利文獻US20090019960和EP1084802公開了一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的高速并聯(lián)機構，固定機架與動平臺通過四條結構相同的主動支鏈相連，每條支鏈包括近架桿和遠架桿兩部分。主動支鏈近架桿與遠架桿通過具有兩個回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈相連，近架桿另一端與固定機架移動或轉(zhuǎn)動連接，遠架桿另一端通過僅具有兩個回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與動平臺連接，動平臺具有空間三維平動能力；動平臺由四個部件組成，其中兩個部件相互平行，另外兩個部件與前述兩個相互平行的部件通過轉(zhuǎn)動鉸鏈連接，由部件之間的相互轉(zhuǎn)動可實現(xiàn)末端執(zhí)行器繞垂直于動平臺的軸線的轉(zhuǎn)動自由度。上述機構的局限性在于：該機構動平臺包含四個部件，而受驅(qū)動的部件只有兩個，這兩個部件相當于平行四邊形的一組對邊，這樣的驅(qū)動方式不靈活，受力情況不均勻，不利于機構的順暢運行，且轉(zhuǎn)動自由度受轉(zhuǎn)動最大角度限制。

專利文獻201010212312.0公開了一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構，四條結構相同的運動支鏈對稱布置在固定機架與動平臺之間；每條運動支鏈包括近架桿和遠架桿，所述遠架桿與上、下連接軸組成平行四邊形結構；所述近架桿一端與驅(qū)動端固接，另一端與上連接軸固接；所述下連接軸與動平臺固接；所述動平臺包括上平臺和下平臺，沿所述上平臺和下平臺利用導套和導向套連接，導套與導向套形成螺旋副或內(nèi)部布置轉(zhuǎn)向機構可將上、下平臺的相互移動轉(zhuǎn)化為垂直于動平臺的軸線的轉(zhuǎn)動。上述機構的局限在于：動平臺上、下平臺使用移動副作為導向機構，所有的下連接軸不在同一個平面內(nèi)，在運動時會出現(xiàn)受力不均勻，摩擦力較大的等不足，因此會導致力傳遞效果差，機構的運動不順暢，使用壽命低等問題，且轉(zhuǎn)動自由度受轉(zhuǎn)動最大角度限制。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供一種動平臺力傳遞效果好，機構運動順暢，使用壽命長，可實現(xiàn)空間三維平動一維轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)動自由度可實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)的并聯(lián)機構。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出的一種連續(xù)回轉(zhuǎn)式四支鏈三平一轉(zhuǎn)高速并聯(lián)機械手，包括固定機架、動平臺以及四條結構相同的運動支鏈；所述固定機架上固接有四個驅(qū)動裝置；四條結構相同的運動支鏈在空間分布于所述固定機架與動平臺之間；每條運動支鏈均包括近架桿和兩個平行且等長的遠架桿，所述近架桿的一端與所述驅(qū)動裝置固接，所述近架桿的另一端固接有上連接軸，所述兩個平行的遠架桿的同一端分別與所述上連接軸的兩端球鉸接，所述兩個平行的遠架桿的另一端分別與一下連接軸球鉸接；所述下連接軸、所述上連接軸和所述兩個平行的遠架桿構成一平行四邊形結構；四條運動支鏈的下連接軸均與所述動平臺固接；四條結構相同的運動支鏈保證動平臺實現(xiàn)空間三維移動；所述動平臺包括旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸的上端設有一平臺，所述旋轉(zhuǎn)軸的下端固接有末端執(zhí)行器，所述平臺上裝有按照以旋轉(zhuǎn)軸軸線為中心呈放射狀布局的四個導軌，每個導軌內(nèi)均分別裝配有一個滑塊，四個滑塊的上端分別與四條結構相同的運動支鏈中的下連接軸固連；所述平臺上設有相對所述旋轉(zhuǎn)軸為偏心的一短軸，所述短軸與四個滑塊之間均分別連接有一連桿，所述連桿與所述旋轉(zhuǎn)軸之間及所述連桿與滑塊之間均為轉(zhuǎn)動連接，所述短軸采用螺釘結構，所述螺釘穿過連桿后固定在所述平臺上；四個驅(qū)動裝置的輸出端將動力傳遞給四個運動支鏈，運動支鏈將動力傳遞給滑塊，四個滑塊相互配合，實現(xiàn)動平臺的三個平動自由度，與此同時，滑塊帶動連桿運動，連桿帶動旋轉(zhuǎn)軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動，并在旋轉(zhuǎn)自由度上實現(xiàn)無最大轉(zhuǎn)動角度限制的旋轉(zhuǎn)運動；最終使得末端執(zhí)行器具有三個平動自由度和一個無最大轉(zhuǎn)動角度限制的旋轉(zhuǎn)運動的能力。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：動平臺結構中采用四個連桿對稱布置的形式，其分別與滑塊和旋轉(zhuǎn)軸相連，通過一定的運動關系，利用驅(qū)動裝置的動力，實現(xiàn)高速運動；動平臺結構緊湊，運動靈活，受力均勻，整體結構穩(wěn)定性好，可實現(xiàn)的轉(zhuǎn)動不受最大旋轉(zhuǎn)角度限制，滿足復雜抓放操作的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明機械手的整體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明中動平臺結構的俯視示意圖；

圖3為本發(fā)明中動平臺結構的主視示意圖。

圖中：1-驅(qū)動裝置，2-固定機架，3-近架桿，4-上連接軸，5a、5b-遠架桿，6-動平臺，7-下連接軸，8-滑塊，9-連桿，10-旋轉(zhuǎn)軸，11-帶導軌平臺，12-末端執(zhí)行器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。

本發(fā)明提出的一種連續(xù)回轉(zhuǎn)式四支鏈三平一轉(zhuǎn)高速并聯(lián)機械手，如圖1所示，包括固定機架2、動平臺6以及對稱布置在所述固定架2與動平臺6之間的四條結構相同的運動支鏈，即四條結構相同的運動支鏈在空間分布于所述固定機架2與動平臺6之間；每條運動支鏈均由近架桿3、上連接軸4、遠架桿5a、遠架桿5b和下連接軸7構成。所述固定機架2上固接有四個驅(qū)動裝置1，每個驅(qū)動裝置1帶動一個運動支鏈，所述驅(qū)動裝置1為近架桿3提供一個轉(zhuǎn)動自由度。每條運動支鏈中，所述近架桿3的一端與所述驅(qū)動裝置1固接，所述近架桿3的另一端固接有上連接軸4，所述遠架桿5a和遠架桿5b相互平行且等長，兩個平行的遠架桿5a和遠架桿5b的同一端分別與所述上連接軸4的兩端球鉸接，兩個平行的遠架桿5a和遠架桿5b的另一端分別與所述下連接軸7球鉸接，所述下連接軸7、所述上連接軸4和所述兩個平行的遠架桿5a和遠架桿5b構成一平行四邊形結構。四條運動支鏈中的下連接軸7均與所述動平臺6固接；四條結構相同的運動支鏈保證動平臺6實現(xiàn)空間三維移動。

如圖2和圖3所示，所述動平臺6主要包括四個滑塊8、四個連桿9、旋轉(zhuǎn)軸10、裝有導軌的平臺11及末端執(zhí)行器12；所述平臺11設置在所述旋轉(zhuǎn)軸10的上端，所述末端執(zhí)行器12固接在所述旋轉(zhuǎn)軸10的下端，四個導軌按照以旋轉(zhuǎn)軸10軸線為中心呈放射狀安裝在所述平臺11上，四個滑塊8分別裝配在四個導軌內(nèi)，平臺11上的每個導軌可分別保證每個滑塊8的單一平動自由度，四個滑塊8的上端分別與四條結構相同的運動支鏈中的下連接軸7固連；所述旋轉(zhuǎn)軸10為一階梯圓筒，并設置在帶有導軌的平臺11中心處的圓孔上，所述平臺11上設有相對所述旋轉(zhuǎn)軸10為偏心的一短軸，四個連桿9連接在所述短軸與四個滑塊8之間，所述連桿9的一端與所述旋轉(zhuǎn)軸10通過轉(zhuǎn)動副連接，所述短軸采用螺釘結構，可以保證旋轉(zhuǎn)軸10與四個連桿9連接的可靠性，即所述螺釘穿過四個連桿9后固定在所述平臺11上。所述連桿9的另一端與滑塊8中部的軸段以轉(zhuǎn)動副連接。

四個驅(qū)動裝置1的輸出端將動力傳遞給四個運動支鏈，運動支鏈將動力傳遞給滑塊，四個滑塊8相互配合形成具有特定函數(shù)關系的運動，除可實現(xiàn)動平臺6的三個平動自由度之外，四個滑塊8還同時帶動四個連桿9運動，連桿9帶動旋轉(zhuǎn)軸10繞自身軸線轉(zhuǎn)動，且旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)自由度上可實現(xiàn)無最大轉(zhuǎn)動角度限制的旋轉(zhuǎn)運動，從而末端執(zhí)行器12也可實現(xiàn)無最大轉(zhuǎn)動角度限制的旋轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明機械手的末端執(zhí)行器12具有三個平動自由度和一個無最大轉(zhuǎn)動角度限制的旋轉(zhuǎn)運動的能力。

采用本發(fā)明上述結構的動平臺，對稱布置，結構緊湊，降低了機構復雜性，易實現(xiàn)高速抓取，可實現(xiàn)無最大轉(zhuǎn)動角度限制的旋轉(zhuǎn)運動，滿足復雜抓放操作的要求。當所述動平臺運動時，四個具有特定運動關系的四個滑塊8帶動四個連桿9運動，繼而帶動旋轉(zhuǎn)軸10無限制轉(zhuǎn)動。利用四個曲柄滑塊機構構成的這種結構，可以使平臺11上的旋轉(zhuǎn)軸10帶動末端執(zhí)行器12無死點、無限制產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。

綜上，本發(fā)明機械手由四個滑塊8以一定關系同時運動帶動四個連桿9和旋轉(zhuǎn)軸10控制末端執(zhí)行器12的旋轉(zhuǎn)，保證了轉(zhuǎn)動不受最大旋轉(zhuǎn)角度限制。動平臺6對稱緊湊，可以較方便的實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，運用時靈活性較強。動平臺結構簡單，零件少而易于加工，便于制造、修理、維護。動平臺6采用了四個曲柄滑塊機構構成的這種結構，可以使平臺上的旋轉(zhuǎn)軸無死點、無限制產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。該發(fā)明設計巧妙獨特，機構穩(wěn)定性好，運動靈活，受力均勻，使用壽命長，易實現(xiàn)高速運動，且滿足復雜抓放操作的要求，便于制造、修理和維護。

盡管上面結合圖對本發(fā)明進行了描述，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，而不是限制性的，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)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。