[發明專利]一種可實現高速運動的五自由度并聯機械手

有效

• 申請號: 201210514821.8
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102975202A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 王攀峰;趙學滿
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種可實現高速運動的五自由度并聯機械手，包括固定架（2）、動平臺（7）以及對稱布置在所述固定架（2）與動平臺（7）之間的五條結構相同的支鏈，所述固定架（2）上固接有五個驅動裝置（1）；

每條支鏈由近架桿（3）、上連接軸（4）、兩個相互平行且等長的遠架桿和下連接軸（6）構成；每條支鏈的所述近架桿（3）的一端分別與固定于固定架（2）上的一個驅動裝置（1）的輸出端固接，所述近架桿（3）的另一端與該支鏈中的上連接軸（4）固接；兩個遠架桿的一端分別通過球鉸鏈與該支鏈中的上連接軸（4）球鉸接，兩個遠架桿的另一端分別通過球鉸鏈與該支鏈中的下連接軸（6）球鉸接；每條支鏈中的上連接軸（4）、兩個平行的遠架桿和下連接軸（6）構成一平行四邊形結構；

其特征在于：

所述動平臺（7）包括兩個球桿座、四個連桿和一中心板；兩個球桿座位于所述中心板（9）的兩側，所述中心板（9）與兩側的球桿座之間均分別連接有兩個平行的連桿；兩個球桿座還分別與兩個下連接軸（6）固接，所述中心板與另外一個下連接軸（6）固接；每兩個平行的連桿和與之相連的一個球桿座及中心板共構成兩組平面平行四邊形結構；所述球桿座與兩個平行的連桿之間、所述中心板（9）與兩個平行的連桿之間均為轉動副；

所述中心板（9）的下方設有一二自由度手腕（13），所述二自由度手腕（13）的兩個輸入軸之間為同軸設置或者為平行布置，同時，兩個輸入軸與兩組兩個平行的連桿在中心板（9）上的轉動軸線平行；所述二自由度手腕（13）的一個輸入軸上固接有兩個小齒輪，兩個小齒輪軸線重合；在動平臺(7)中的兩組平面平行四邊形結構內對稱的位置上分別固接有兩個大齒輪，兩個大齒輪分別與兩個小齒輪嚙合；

在所述驅動裝置（1）的作用下，每條支鏈帶動所屬支鏈的下連接軸（6）運動，進而帶動動平臺（7）產生三維平動運動；所述兩組平面平行四邊形結構使兩個球桿座相對于中心板（9）產生平行錯動，從而使兩組平行的連桿相對于中心板（9）產生轉動；兩組齒輪傳動機構將球桿座相對于中心板（9）的錯動或兩組兩個平行的連桿相對于中心板（9）的轉動均轉化為二自由度手腕（13）的兩個動力輸入，實現二自由度手腕（13）的二維轉動。

2.根據權利要求1所述可實現高速運動的五自由度并聯機械手，其特征在于：兩個大齒輪分別與兩個球桿座固接，每組齒輪傳動機構中的大齒輪軸線與小齒輪軸線的公垂線段與所在平面平行四邊形結構中的兩個平行的連桿平行且等長；兩組齒輪傳動機構將球桿座相對于中心板（9）的平動轉化為二自由度手腕（13）的動力輸入。

3.根據權利要求1所述可實現高速運動的五自由度并聯機械手，其特征在于：兩個大齒輪分別與兩組平行的連桿中的一個連桿固接、且每個大齒輪的轉動軸線和與之固接的連桿在中心板上的轉動軸線重合；兩組齒輪傳動機構將兩組兩個平行的連桿相對于中心板（9）的轉動轉化為二自由度手腕（13）的動力輸入。