[發明專利]一種三平動空間并聯機器人機構

無效

• 申請號: 201010225496.4
• 申請日: 2010-07-14
• 公開（公告）號: CN101905458A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 李彬;趙新華;魏璇
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 顏濟奎

【技術領域】

本發明涉及機器人和先進制造技術領域，特別涉及一種實現空間三平動的空間三自由度并聯機器人機構。

【背景技術】

并聯機構是一組有兩個或兩個以上的分支機構并聯而成的機構。它的特點是所有分支機構可同時接受驅動器輸入，而最終共同給出輸出，在機構學上屬于多路閉環機械系統。以并聯機構作為傳動進給機構的數控機床、機器人操作機以及由此組成的制造單元統稱為并聯構型裝備，是近年來發展起來的一種有著廣闊應用前景的新型制造裝備。并聯機器人機構廣泛應用于大型模擬設備、機器人、數控機床、傳感器、微操作器、雕刻機和測量機等技術領域。Stewart平臺是一種典型的并聯機器人機構，該機構具有6個自由度，首次用于并聯機器人和數控機床被認為是二十世紀以來機床結構的一次革命，在這以后發明了多種6自由度并聯機構。

由于結構的限制，6自由度并聯機構有許多技術問題沒能很好解決，如運動耦合性強、運動學正解復雜、工作空間小、傳動特性差等。少自由度并聯機器人機構在工業生產中具有廣闊的應用前景，不少學者研究了多種該類型的機構，如Delta機構、Star?Like機構等。中國學者在少自由度并聯機器人機構的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申請號：01108297.6；01113519.0；03113354.1；200410018623.8；200510037951.7等)。

目前3平動并聯機構機器人機構作為拾取機構具有廣闊的應用前景，為克服并聯結構形式的定位部件存在桿件多、運動副多、執行部分的慣性大而導致機構運行速度不高這一問題，需要創造出滿足運動形式要求且運動副少、運行速度高的新機型。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種結構簡單、運動副數目少、成本較低、實現三平動的空間并聯機器人機構。

本發明為解決上述問題所采用的方案是設計一種利用較少運動副實現三平動的空間并聯機器人機構。該機構由運動平臺1、固定平臺2和聯接上述兩平臺的三條支鏈A1B1，A2B2，A3B3組成；其中支鏈A1B1，A2B2自上而下分別由轉動鉸R12，R22、虎克鉸T1，T2，轉動鉸R11，R21以及它們之間的連桿L11，L12，L21，L22組成；支鏈3自上而下分別由轉動鉸R32，球鉸鏈S1、轉動鉸R31以及它們之間的連桿L31，L32組成；其中：

所說的連桿L12，L22，L32分別通過轉動鉸R12，R22，R32與運動平臺1相聯接，且轉動鉸R12的軸線與A1，A2的連線垂直，轉動鉸R22的軸線與A1，A2的連線垂直，轉動鉸R32的軸線與A1，A2的連線平行；

所說的連桿L11，L21，L31分別通過轉動鉸R11，R21，R31與固定平臺2相聯接，且轉動鉸R11的軸線與B1，B2的連線垂直，轉動鉸R21的軸線與B1，B2的連線垂直，轉動鉸R31的軸線與B1，B2的連線平行。

所說的虎克鉸T1，T2，以及球鉸鏈S1的中的一個軸線與轉動鉸R11，R21，R31的軸線分別平行；所說的轉動鉸R11，R21，R31為機構的驅動鉸。

所說的運動平臺1與固定平臺2為相似三角形，且為等腰直角三角形，并滿足：A1A3⊥A2A3；B1B3⊥B2B3。

本發明的有益效果是：

1、機構工作平臺可實現三平動形式的運動輸出。

2、機構簡單、機構關節少，運動副自由度總數只有13個。

3、機構的驅動副完全放置于固定平臺之上，大大減少了機構整體的運動慣性，從而可以實現機構的高速運動。

4、可以有效的改善并聯機構因運動副自由度過多而導致的容易發生撓曲和扭轉變形的問題。

5、通過在運動平臺上串接一個夾持工具，由此可應用于高速拾取的場合。

【附圖說明】

圖1是本發明的過約束三自由度并聯機器人機構示意圖。

以下結合本發明的實施例參照附圖進行詳細敘述。

【具體實施方式】

利用較少運動副實現一平動兩轉動的空間并聯機器人機構，且該機構的驅動部分完全放置于固定平臺，大大減少了機構整體的運動慣性。該機構由運動平臺1、固定平臺2和聯接上述兩平臺的三條支鏈A1B1，A2B2，A3B3組成；其中支鏈A1B1，A2B2自上而下分別由轉動鉸R12，R22、虎克鉸T1，T2，轉動鉸R11，R21以及它們之間的連桿L11，L12，L21，L22組成；支鏈3自上而下分別由轉動鉸R32，球鉸鏈S1、轉動鉸R31以及它們之間的連桿L31，L32組成；其中：