[發明專利]一種可實現SCARA運動的四自由度單動平臺并聯機構

有效

• 申請號: 201210435375.1
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102922513A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 劉辛軍;謝福貴;王立平;尤政
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于并聯機器人領域，特別涉及一種應用于包裝、制造、裝配以及材料拾取等生產線的能夠實現高速運動的四自由度單平臺并聯機構。

背景技術

SCARA(Selective?Compliance?Assembly?Robot?Arm)意為具有選擇順應性的裝配機器人手臂，這種機器人手臂最早通過串聯機構實現，廣泛應用于自動搬運、噴涂、焊接以及裝配等工業領域。并聯機構是與串聯機構相對的由多個支鏈構成的閉環機構，其獨特的結構使得該類機構具有更高的動態響應性能，更容易實現高速高加速度運動。在該領域內，Clavel提出了由三條對稱支鏈構成的可實現三維平動的Delta并聯機構，具有高速運動特性，后被ABB公司推廣并應用于食品包裝等生產線中代替人工完成食品等的快速分揀操作。為了進一步增加拾取動作的柔性并提高效率，同時解決分揀生產線輸送產品的雜亂無章排列對機械手轉動靈活性的需求，Pierrot等提出了具有四支鏈、雙動平臺結構特征的可實現SCARA運動的H4型并聯機構，并將其成功商業化，典型的代表產品如Adept?Quattro^TM?S650H等。H4型并聯機構的轉動輸出運動是由其雙動平臺的相對運動產生的，滿足了分揀生產線對于機械手轉動能力的需求。H4型并聯機構滿足了生產線上對于機械手實現SCARA運動的應用需求，但是該類機構的雙動平臺結構增加了其結構復雜性，進而導致了復雜的運動學特性，對高速高動態響應的運動特性產生不利影響，不利于生產效率的提高。

發明內容

本發明的目的是為了簡化H4型并聯機構的結構復雜性并克服其雙動平臺結構對機械手高速高動態響應的不利影響，提出一種可實現SCARA運動的四自由度單動平臺并聯機構，具有相對簡潔的運動學以及更好的高速高動態響應特性。

本發明提出的一種可實現SCARA運動的四自由度單平臺并聯機構，其特征在于：包括一個安裝執行器的動平臺和定平臺，連接所述動平臺和定平臺之間的四個支鏈；第一、第二、第三和第四支鏈均包括：驅動臂、左連桿、右連桿、支撐桿、連接件以及運動副；所述運動副有八個，一個是連接于定平臺和驅動臂之間的轉動副（R），一個是連接于驅動臂和左連桿之間的球鉸（S），一個是連接于驅動臂和右連桿之間的球鉸（S），一個是連接于支撐桿和左連桿之間的轉動副（R），一個是連接于支撐桿和右連桿之間的轉動副（R），一個是連接于連接件和左連桿之間的球鉸（S），一個是連接于連接件和右連桿之間的球鉸（S），一個是連接于連接件與動平臺之間的轉動副（R）；其中，連接于定平臺和驅動臂之間的轉動副（R）是主動驅動的；所述第一、第二、第三和第四支鏈分別與定平臺以及動平臺連接形成一個空間并聯閉環機構，該空間并聯閉環機構通過四個輸入運動驅動動平臺運動，實現三個平動自由度和一個轉動自由度。

本發明還提出另一種可實現SCARA運動的四自由度單平臺并聯機構，其特征在于：包括一個安裝執行器的動平臺和定平臺，連接所述動平臺和定平臺之間的四個支鏈；第一、第二、第三和第四支鏈均包括：滑塊、左連桿、右連桿、支撐桿、連接件以及運動副；所述運動副有八個，一個是連接于定平臺和滑塊之間的移動副（P），一個是連接于滑塊和左連桿之間的球鉸（S），一個是連接于滑塊和右連桿之間的球鉸（S），一個是連接于支撐桿和左連桿之間的轉動副（R），一個是連接于支撐桿和右連桿之間的轉動副（R），一個是連接于連接件和左連桿之間的球鉸（S），一個是連接于連接件和右連桿之間的球鉸（S），一個是連接于連接件與動平臺之間的轉動副（R）；其中，連接于定平臺和滑塊之間的移動副（P）是主動驅動的；所述第一、第二、第三和第四支鏈分別與定平臺以及動平臺連接形成一個空間并聯閉環機構，該空間并聯閉環機構通過四個輸入運動驅動動平臺運動，實現三個平動自由度和一個轉動自由度。

本發明的特點及技術效果

本發明提出一種可實現SCARA運動的單平臺并聯機構，具有三個平動自由度和一個轉動自由度。

本發明的一種可實現SCARA運動的單平臺并聯機構通過四個主動驅動的運動副驅動動平臺運動，實現空間內的三維平動運動和一維旋轉運動，該機構具有結構簡潔、運動學相對簡單的特點，其單平臺的結構特征有利于實現高速高加速的動態響應特性，應用于分揀生產線時易于實現高速運動，進而可有效提高生產效率。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構示意圖。

圖2為本發明實施例二的結構示意圖。

具體實施方式