[發(fā)明專利]一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210083569.X
• 申請(qǐng)日: 2012-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102615641A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫濤;宋軼民;董罡;連賓賓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/08
• 分類號(hào): B25J9/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張金亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種可實(shí)現(xiàn)五坐標(biāo)作業(yè)功能的并聯(lián)機(jī)器人。

背景技術(shù)

根據(jù)專利US4732525、ZL200510015095.5可知，現(xiàn)有的多坐標(biāo)機(jī)械手，其實(shí)現(xiàn)形式一般為少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)輔以定位頭的混聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。多坐標(biāo)加工能力包括動(dòng)平臺(tái)的位置定位及末端執(zhí)行器的姿態(tài)定位。其中，機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的位置定位由少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在主動(dòng)支鏈上的伺服電機(jī)執(zhí)行；末端執(zhí)行器的姿態(tài)定位由定位頭(如A/C雙擺頭)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在雙擺頭上的伺服電機(jī)執(zhí)行。

此類機(jī)械手的不足為：定位頭安裝伺服電機(jī)與減速器等，重量過(guò)大，影響機(jī)構(gòu)的響應(yīng)能力及動(dòng)態(tài)性能，機(jī)構(gòu)剛度質(zhì)量比較小，整體剛度較難保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，該動(dòng)力頭的響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)性能好、剛度質(zhì)量比大。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，包括固定架，所述固定架底座的中央有一中央開(kāi)孔，所述中央開(kāi)孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第一鉸鏈；所述第一鉸鏈通過(guò)移動(dòng)副與從動(dòng)支鏈相連，在所述從動(dòng)支鏈周?chē)O(shè)有均布的第一、第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈，所述第一、第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈固接在所述固定架上，所述第一運(yùn)動(dòng)鏈包括第一主動(dòng)支鏈，第二運(yùn)動(dòng)鏈包括第二和第三主動(dòng)支鏈，第三運(yùn)動(dòng)鏈包括第四和第五主動(dòng)支鏈，所述第一、第二、第三、第四和第五主動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)相同；

所述每一主動(dòng)支鏈均包括與固定架固定連接的壁板，在所述壁板上端安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一滾珠絲杠，所述第一滾珠絲杠上連接有第一螺母，所述第一螺母固接在連接塊內(nèi)，所述連接塊滑動(dòng)連接在導(dǎo)軌上，所述導(dǎo)軌固定在所述壁板上，所述連接塊通過(guò)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第三鉸鏈與從動(dòng)桿上端相連；所述固定架的下方設(shè)置有一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，所述動(dòng)平臺(tái)包括上平臺(tái)與下平臺(tái)兩個(gè)部分；所述上平臺(tái)與所述下平臺(tái)通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連；所述從動(dòng)支鏈的下端與所述上平臺(tái)固定連接；所述第一主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第四鉸鏈與上平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連；所述第二主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第五鉸鏈與第一十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第六鉸鏈與第二十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第一十字軸和第二十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一擺軸內(nèi)，所述第一擺軸固接在第一鉸鏈軸上，所述第一鉸鏈軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一鉸鏈座上，所述第一鉸鏈座固定連接在所述上平臺(tái)上；所述第四主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第七鉸鏈與第三十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第五主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第八鉸鏈與第四十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三十字軸和第四十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二擺軸內(nèi)，所述第二擺軸固接在第二鉸鏈軸上，所述第二鉸鏈軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二鉸鏈座上，所述第二鉸鏈座固定連接在上平臺(tái)上；所述第一鉸鏈軸的一端與第一主動(dòng)錐齒輪相連，所述第一主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第一從動(dòng)錐齒輪，所述第一從動(dòng)錐齒輪固定在第一轉(zhuǎn)軸上，所述第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述上平臺(tái)上，所述第一轉(zhuǎn)軸上固接有第一主動(dòng)帶輪，所述第一主動(dòng)帶輪通過(guò)皮帶與第一從動(dòng)帶輪連接，所述第一從動(dòng)帶輪固定在第三轉(zhuǎn)軸上，所述第三轉(zhuǎn)軸設(shè)置在下平臺(tái)上；所述第二鉸鏈軸的一端與第二主動(dòng)錐齒輪相連，所述第二主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第二從動(dòng)錐齒輪，所述第二從動(dòng)錐齒輪固定在第二轉(zhuǎn)軸上，所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述上平臺(tái)上，所述第二轉(zhuǎn)軸上固接有第二主動(dòng)帶輪，所述第二主動(dòng)帶輪通過(guò)皮帶與第二從動(dòng)帶輪連接，所述第二從動(dòng)帶輪固定在第四轉(zhuǎn)軸上，所述第四轉(zhuǎn)軸下端穿過(guò)第三轉(zhuǎn)軸深入到下平臺(tái)內(nèi)，并與第三主動(dòng)錐齒輪固接，所述第三主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第三從動(dòng)錐齒輪，所述第三從動(dòng)錐齒輪固接在第五轉(zhuǎn)軸上，所述第五轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在下平臺(tái)上。

所述第一鉸鏈包括外圈和內(nèi)圈，所述內(nèi)圈外設(shè)有內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸，所述外圈上設(shè)有外圈轉(zhuǎn)軸，所述外圈通過(guò)外圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述內(nèi)圈通過(guò)內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與外圈轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸交叉設(shè)置。

所述第一主動(dòng)錐齒輪設(shè)置在第一鉸鏈軸的內(nèi)端，所述第二主動(dòng)錐齒輪設(shè)置在第二鉸鏈軸的內(nèi)端。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)五坐標(biāo)加工能力，其中既有一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的定位運(yùn)動(dòng)又有繞A和/或C軸的姿態(tài)調(diào)整，能夠有效減少定位頭質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)鏈采用雙主動(dòng)支鏈形式可提高機(jī)構(gòu)整體剛度，同時(shí)保證機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能好、剛度質(zhì)量比大、定位精度與重復(fù)定位精度高且具有優(yōu)勢(shì)進(jìn)給方向。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；