一種基于2r1t并聯(lián)機構的五自由度混聯(lián)機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機器人領域，特別涉及一種混聯(lián)機器人。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)機器人應用領域，多自由度混聯(lián)機器人可以應用在曲面加工、焊接、切割、裝配、分選等領域，具有很好的應用前景。機器人技術的發(fā)展已成為現(xiàn)代工業(yè)制造的標志，結合并聯(lián)機構結構緊湊、剛度高、動態(tài)響應快和串聯(lián)結構靈活性好、工作空間大的特點，綜合出的混聯(lián)機器人得到了廣泛的關注和研究，已成為機器人和機構學領域一大研究熱點。
[0003]基于具有兩條連續(xù)轉軸的2R1T并聯(lián)機構構造出的五自由度混聯(lián)機器人結合了串聯(lián)機構和并聯(lián)機構的優(yōu)點，整體剛度大、模塊化程度高，易于實現(xiàn)軌跡規(guī)劃、運動學參數(shù)標定和運動控制，基于此類并聯(lián)機構構造出的混聯(lián)機器人具有很好的應用前景。目前，Exechon五軸加工中心的核心功能部件2R1T并聯(lián)機構2UPR/SPR關節(jié)數(shù)目少，僅有10個單自由度關節(jié)，是目前該類型混聯(lián)機器人當中關節(jié)數(shù)目最少的，但并聯(lián)機構2UPR/SPR不具有兩條連續(xù)轉軸，專利CN102672709B授權公布的五自由度混聯(lián)機器人，其并聯(lián)部分同樣不具有兩條連續(xù)轉軸，導致其運動學模型較為復雜，增加了軌跡規(guī)劃、運動學參數(shù)標定以及運動控制的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種剛度大、承載能力強、運動學分析簡單、關節(jié)數(shù)目少、易于加工制造、便于實時控制的基于2R1T并聯(lián)機構的五自由度混聯(lián)機器人。
[0005]本發(fā)明主要包括固定平臺、移動平臺、L型立架、動平臺、三條支鏈和單自由度搖擺頭，其中固定平臺上面設有移動平臺，在固定平臺側面設有L型立架，在該L型立架頂平臺和動平臺之間設有三條支鏈，在動平臺下方設有單自由度搖擺頭。
[0006]在所述固定平臺正中的一端設有電機座，移動平臺電機固定在電機座上，電機的輸出端通過聯(lián)軸器與移動平臺絲杠的一端相連，該移動平臺絲杠的這一端通過固定在移動平臺電機座上的移動平臺絲杠上支座進行支撐，該移動平臺絲杠的另一端通過設在固定平臺另一側的絲杠下支座進行支撐，所述移動平臺絲杠的有效行程部分與移動平臺螺母連接；該移動平臺螺母固定在移動平臺底部；所述移動平臺通過均布在移動平臺底部的移動平臺滑塊與對稱固定在移動平臺絲杠兩側的固定平臺上的兩個移動平臺導軌相連。
[0007]所述L型立架的豎板下端為凹型，跨設在固定平臺的一側，該L型立架的頂平臺上設有呈等腰三角形布置的通孔，在每個通孔的兩側均設有運動副支座；三條支鏈分別設在上述通孔內(nèi)，第一支鏈和第三支鏈設在靠L型立架的豎板一側底邊平行的通孔內(nèi)，第二支鏈設在頂角的通孔內(nèi)，第一支鏈和第三支鏈的運動平面處于同一平面，第二支鏈的運動平面與第一支鏈和第三支鏈的運動平面始終垂直；
[0008]第一支鏈和第三支鏈結構相同，為RPU結構，主要包括連接桿、電機、導軌、轉動副軸、聯(lián)軸器、絲杠、絲杠支座和U副；其中在連接桿的上半部設有相互平行的兩個導軌，每個導軌上均設有滑塊，該滑塊固定在轉動副軸的底部，該轉動副軸的兩端分別與上述通孔兩側的運動副支座轉動聯(lián)接，電機座固定在轉動副軸的上端，電機固定在電機座上；在連接桿的下半部中間設有單導軌，絲杠上支座固定在上述轉動副軸的下端，絲杠的一端通過聯(lián)軸器與電機輸出端相連，絲杠螺母固定在連接桿上，套在絲杠上的絲杠下支座設在單導軌上，可上下滑動，構成移動副；該連桿的下端通過U副與動平臺連接；
[0009]上述第一和第三支鏈中的兩轉動副軸線相互平行，并平行于U副靠近連接桿的軸線、垂直于移動副軸線，兩U副靠近動平臺的軸線重合；
[0010]第二支鏈為UPR結構，支鏈中的轉動副軸與另一個轉動副軸轉動聯(lián)接，形成U副轉動軸，該U副轉動軸的兩端分別與上述通孔兩側的運動副支座轉動聯(lián)接，該支鏈中連接桿的下端通過轉動副與動平臺連接，該第二支鏈的其它部件和連接方式與第一和第三支鏈相同；
[0011]上述第二支鏈中的U副靠近L型支架的軸線與第一、三支鏈中的兩轉動副軸線相互平行，U副靠近連接桿的軸線與第二支鏈中的轉動副軸線平行且垂直于移動副軸線，第二支鏈中的轉動副軸線平行于第一、三支鏈中兩U副靠近動平臺的軸線。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0013]1.結構簡單，并聯(lián)部分的關節(jié)數(shù)目少僅為9個，有利于提高結構的整體剛度；
[0014]2.并聯(lián)部分為2R1T并聯(lián)機構，具有兩條連續(xù)轉軸，兩轉動自由度部分解耦，有利于降低控制的難度；
[0015]3.第一支鏈與第三支鏈的運動平面重合與第二支鏈的運動平面垂直，對稱分布，運動學分析簡單，便于實時控制；
[0016]4.單自由度搖擺頭與動平臺的結合，有利于增大機床的工作空間，提高機床的靈敏度；
[0017]5.移動平臺與并聯(lián)部分獨立，有效的避免了由于零部件加工誤差和裝配誤差引起的誤差積累。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的立體示意簡圖；
[0019]圖2為本發(fā)明移動平臺的結構示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明第一和第三支鏈的結構示意簡圖；
[0021]圖4為本發(fā)明第二支鏈的結構示意簡圖。
[0022]圖中:1:固定平臺、2:移動平臺、3:L型支架、4:第一支鏈、5:運動副支座、6:第二支鏈、7:第三支鏈、8:動平臺、9:單自由度搖擺頭、10:移動平臺絲杠下支座、11:移動平臺絲杠、12:移動平臺電機座、13:移動平臺電機、14:移動平臺導軌、15:移動平臺螺母、16:移動平臺滑塊、17:移動平臺絲桿上支座、18:移動平臺聯(lián)軸器、19:導軌A、20:連接桿、21:支鏈電機座、22:支鏈聯(lián)軸器、23:U副、24:支鏈電機、25:滑塊、26:轉動副軸、27:支鏈絲杠上支座、28:絲杠螺母、29:支鏈絲杠、30:支鏈絲杠下支座、31:導軌B、32:U副外軸、33:轉動副
【具體實施方式】
[0023]在圖1所示的基于2R1T并聯(lián)機構的五自由度混聯(lián)機器人示意圖中，固定平臺1上面設有移動平臺2，在固定平臺側面設有L型立架3，在該L型立架頂平臺和動平臺8之間設有第一支鏈4、第二支鏈7、第三支鏈6，在動平臺下方設有單自由度搖擺頭9。
[0024]在所述固定平臺正中設有移動平臺電機座12，移動平臺電機13固定