[實用新型]一種具有大橫向位移的二自由度并聯機構

有效

• 申請號: 201220556082.4
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN202922581U
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 吳偉峰;李秦川;馬吉鋼;陳祖堆
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術領域

本實用新型涉及一種運動機構，尤其是一種具有大橫向位移的二自由度并聯機構。

背景技術

由于傳統的手工作業在完成諸如包裝、分揀、搬運等操作時，無論是精度、成本還是效率都很低，無法滿足越來越大的市場需求，所以尋找可以代替人力作業的機器人就應運而生，與傳統的手工作業相比，機器人作業具有高速度、高效率、高精度，不受環境影響且可持續工作等優點，因此，機器人代替人工成為了歷史發展的必然選擇，成為提高工業自動化程度和產品質量的必要途徑，對于我國提高整體競爭力，特別是相對落后的工業領域具有劃時代的意義，同時這也是我國實施科技興國戰略的重要目標。

與串聯機器人相比，并聯機器人采用閉環結構且驅動裝置直接設置在機座上，所以具有剛度高、承載能力強、誤差累積小、精度高及自身負荷比小等特點，特別適合工作空間范圍小、精度高、工作速度高的場合，例如以下場合：

（1）在一個平面內完成高速往復運動；

（2）在與工作平面正交的方向做長（短）距步進或緩進運動。

由于多自由度的并聯機器人存在運算復雜的難題，而少自由度并聯機器人中二自由度并聯機器人恰恰適合完成上述的運動，這給其應用和研究提供了巨大的空間。

在2001年Brogardh（布羅加爾）提出了一個2自由度移動并聯機構，在移動副驅動和末端平臺之間用一個平行四連桿相連，若用轉動代替移動驅動，還能得到一個等效機構。在2008年的法國蒙彼利埃的一次關于并聯機構未來研究方向的會議上，CEDRICBARADAT（塞德里克·巴拉達特）又提出一個新型二自由度并聯機器人。對現有專利檢索發現，國內也對二自由度移動并聯機構進行了不少研究。例如：CN1355087A提出一種僅含轉動副的二自由度并聯機器人機構，動平臺通過兩個分支與機架連接，兩分鏈通過兩個平行四邊形機構實現動平臺的平動，運動副全部為轉動鉸，結構簡單可靠，制造成本低，具有高速、低成本、重量輕等優點；CN101224578A提出一種二自由度平移運動并聯機構，采用虎克鉸的運動實現空間約束，連桿不再受彎矩作用，改善了機構的受力狀況，提高了機構的剛度；CN2741730Y提出了一種二自由度移動平面并聯機構，具有高精度、結構簡單、制造成本低、重量輕等優點；CN101804629A提出了一種交叉型二自由度移動并聯機構，采用交叉型的連桿布置，具有更小的橫向尺寸，且具有結構簡單可靠，剛度高，制造成本低，易于控制等優點。對于上述并聯機構來說，橫向位移距離小是其最大的一個缺點，為滿足更大的橫向位移距離，必然使機構整體尺寸增加，這使制造成本及占地面積也大大增加。如何在同等尺寸條件下提高機構的橫向位移距離，是實用新型設計的一個關鍵問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服上述背景技術存在的不足，提供一種具有大橫向位移的二自由度并聯機構，使得導軌的尺寸較小，在同等尺寸條件下具有較大的橫向位移距離，而且結構簡單可靠。

本實用新型采用的技術方案是：一種具有大橫向位移的二自由度并聯機構，由動平臺、定平臺以及連接動平臺與定平臺的支鏈構成，支鏈的一端與動平臺鉸接，另一端與定平臺上的滑動副鉸接，各鉸接點的鉸接軸線全部平行布置，滑動副的運動方向也相互平行，鉸接軸線與滑動副的運動方向相互垂直，其特征在于，所述支鏈包括三個平行四邊形機構，其中，定平臺下側的滑動副、第一連桿、第二連桿和第三連桿構成第一平行四邊形機構，該第一平行四邊形機構中所述滑動副與第二連桿平行；同時，所述第二連桿與布置在其右側的第四連桿、所述動平臺以及第五連桿構成第二平行四邊形機構，該第二平行四邊形機構中所述動平臺與第二連桿平行，從而保證動平臺與定平臺始終平行；所述第一連桿、第四連桿與第六連桿、第七連桿構成第三平行四邊形機構，該第三平行四邊形機構中第一連桿與第六連桿平行，第四連桿與第七連桿平行，第七連桿的端部與定平臺上側的滑動副鉸接。

所述第三平行四邊形機構位于第一平行四邊形機構的上側；其中，第七連桿的一端與第一連桿的中點鉸接，第七連桿另一端同時與定平臺上側的滑動副以及第六連桿的一端鉸接，第六連桿的另一端與第四連桿的一端鉸接，第四連桿的另一端與動平臺的上端鉸接，第四連桿的中點鉸接著第一連桿的一端以及第二連桿的上端，第一連桿的另一端鉸接在定平臺下側的滑動副上；

所述第一、第三、第四連桿等長，第五、第六、第七、第八連桿等長且長度為所述第一、第三、第四連桿的二分之一；第二連桿以及動平臺的長度，與定平臺下側的滑動副上第一連桿和第三連桿的兩鉸接點之間的距離等長。