[發明專利]一種少支鏈六自由度并聯機器人

無效

• 申請號: 201110292939.6
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102350699A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 趙永杰;邱可;張曉妮;李昇平
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明屬于工業機器人、數控機床、運動模擬器以及機械制造領域，特別涉及一種少支鏈六自由度并聯機器人。

背景技術

并聯機器人動平臺與靜平臺之間有至少兩個運動支鏈并行相連接的機器人，理論上并聯機器人具有承載能力強、剛度大、精度高、響應速度快及控制容易等優點，與已經獲得廣泛應用的串聯機器人構成互補關系，擴展了機器人的應用領域。目前，并聯機器人已成功應用于工業機器人、空間對接裝置、潛艇救援對接裝置、數控機床、運動模擬器、精密操作微動器、醫療服務與仿生機器人等領域。

少支鏈六自由度并聯機器人是驅動支鏈數目少于六個自由度數目的并聯機器人，與六自由度串聯機器人相比，具有結構緊湊、比剛度高的特點，與一般六自由度并聯機器人相比，少支鏈六自由度并聯機器人具有工作空間大、靈活度高的特點。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種既具有串聯機器人工作空間大、靈活度高又具有并聯機器人負載能力強、剛度大的少支鏈六自由度并聯機器人，該機器人可用于開發機械制造中的加工裝備、工業機器人及運動模擬器，這種并聯機器人的特點是三條外部主動運動支鏈和一條中間主動運動支鏈組成，該中間主動運動支鏈的下端連接靜平臺，上端通過轉動鉸與虎克鉸連接動平臺，中間為兩個轉軸相互垂直的轉動驅動副與主動伸縮桿，且靠近靜平臺的轉動驅動副軸線平行于靜平臺。

本發明由動平臺、靜平臺及四條主動運動支鏈組成，每條支鏈連接于動平臺與靜平臺之間。在四條支鏈中，有三條支鏈結構相同，為外部主動運動支鏈，在空間中呈軸對稱分布，另外一條支鏈為中間主動運動支鏈，四條支鏈相互協作，實現動平臺的空間六自由度運動。一種少支鏈六自由度并聯機器人，其特征是：包括機械結構由靜平臺、動平臺與四條主動運動支鏈，其中三條外主動運動支鏈在空間中呈軸對稱分布，另一條中間主動運動支鏈的一端連接靜平臺，另一端與動平臺相連，該主動運動支鏈上有兩個轉動驅動副與一個移動驅動副。

所述有四條主動運動支鏈，其中三條外主動運動支鏈由電機驅動絲杠帶動滑鞍做平移運動，在中間主動運動支鏈上安裝動力驅動裝置，具體實施是在主動伸縮桿上由電機驅動滾珠絲杠或者液壓驅動來實現，在轉動驅動副上由電機驅動來實現。

所述中間有一條主動運動支鏈的一端連接靜平臺，另一端與動平臺之間通過轉動鉸及虎克鉸連接，此時，該支鏈上安裝兩個轉軸相互垂直的轉動驅動副，且靠近靜平臺的轉動驅動副轉軸平行于靜平臺。

所述中間主動運動支鏈通過第一轉動驅動副、第二轉動驅動副、主動伸縮桿、被動轉動副、虎克鉸與動平臺相連，其中，中間主動伸縮桿上的被動轉動副也可以不安裝，即虎克鉸直接與主動伸縮桿連接，得到兩轉動三移動自由度的并聯機器人。

所述中間有一條主動運動支鏈，其一端垂直連接于靜平臺，另一端與動平臺之間也可通過球鉸連接。

所述三條外主動運動支鏈在空間中呈軸對稱分布，外主動運動支鏈與動平臺的連接處呈等邊三角形分布，外主動運動支鏈與靜平臺之間通過絲杠、滑鞍連接。

所述三條外主動運動支鏈上定長支撐桿與動平臺之間通過球鉸連接，外主動運動支鏈上定長支撐桿和滑鞍通過虎克鉸連接。

所述三條外主動運動支鏈上的定長支撐桿與動平臺之間也可以通過虎克鉸連接，此時外主動運動支鏈上定長支撐桿與滑鞍通過球鉸連接。

所述三條外主動運動支鏈上的定長支撐桿與動平臺之間也可以通過球鉸連接，此時外主動運動支鏈上定長支撐桿與滑鞍之間通過球鉸連接。

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?發明機器人中有三個主動運動支鏈的機械結構完全相同，易于實現模塊化設計與制造，具有結構簡單、制造成本低且安裝容易的特點，與傳統的Stewart平臺相比，本發明機器人具有工作空間大、靈活度高的優點，采用較少的支鏈數從而減少了支鏈間的干涉，同時還保留了并聯機器人自身的剛度大及承載能力強的特點，適用于開發機械制造中的加工裝備、工業機器人及運動模擬器。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

其中圖中：靜平臺1、絲杠2、滑鞍3、虎克鉸4、定長桿5、電機6、球鉸7、動平臺8、虎克鉸9、轉動鉸10、主動伸縮桿11、第一轉動驅動副12、第二轉動驅動副13、下端垂直固結靜平臺的桿14、電機15。

具體實施方式

如圖1所示，靜平臺1固定不動，四條支鏈連接于靜平臺1和動平臺8之間，其中三條外支鏈為含定長桿5的主動運動支鏈，在空間中呈軸對稱分布，另一條帶兩個轉動驅動副的主動伸縮支鏈的一端與靜平臺1連接，另一端與動平臺8通過轉動鉸10和虎克鉸9與動平臺8相連。