[發明專利]一種非對稱五自由度混聯機器人

有效

• 申請號: 201310165496.3
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103252771A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 羅振軍;黃田;田永利;陳落根;李建民;馬躍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明涉及一種機器人，尤其是一種非對稱五自由度混聯機器人。

背景技術

由現有專利文獻CN102120205A和CN102133560A可知，現有一類帶定位頭的混聯機器人，包括三自由度并聯機構、一對橫向平行直線機構和一對縱向平行直線機構，這類機器人具有工作空間與機構體積之比小、剛度低和精度低的缺點。

由現有專利文獻GB2173472（或EP0200369、US4790718）、SE8502327（或US4732525）、CN1524662、CN1709657A和CN1439492A可知，現有一類帶定位頭的空間混聯機器人結構，包括幾個可沿軸向伸長或縮短的調節裝置；所述調節裝置的一端通過虎克鉸連接在固定架上，所述調節裝置的另一端通過三轉動自由度鉸鏈與動平臺相連；有的專利中還附加了被動支鏈與動平臺剛性連接，并通過虎克鉸與固定架相連接，以限制定位頭的某幾個自由度。在這類機器人的結構中，存在以下幾點不足：調節裝置末端連接的鉸鏈為三轉動自由度鉸鏈，導致機構的整體剛度較低，負載能力較差；被動支鏈不僅使機構變得復雜，而且運動構件數量多，使其在運動過程中容易發生干涉，減小了工作空間。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種非對稱五自由度混聯機器人，該機器人具有較高整機剛度、精度以及負載能力。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種非對稱五自由度混聯機器人，包括固定架、動平臺、圓形導軌、定位頭、第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈；所述第一支鏈包括一支鏈虎克鉸、一支鏈托架和一支鏈直線驅動裝置，所述一支鏈托架通過所述一支鏈虎克鉸與所述固定架相連接，所述一支鏈托架的下端與所述動平臺剛性連接，所述一支鏈直線驅動裝置的輸出端與所述一支鏈托架連接；所述第二支鏈和所述第三支鏈設置在所述第一支鏈的兩側；所述第二支鏈包括二支鏈虎克鉸、二支鏈托架、二支鏈直線驅動裝置和二支鏈圓弧滑塊，所述二支鏈托架通過所述二支鏈虎克鉸與所述固定架相連接，所述二支鏈托架的下端與所述二支鏈圓弧滑塊通過二支鏈鉸鏈連接；所述第三支鏈包括三支鏈虎克鉸、三支鏈托架、三支鏈直線驅動裝置和三支鏈鉸鏈座，所述三支鏈托架通過所述三支鏈虎克鉸與所述固定架相連接，所述三支鏈托架的下端與所述三支鏈鉸鏈座通過三支鏈鉸鏈連接；所述二支鏈圓弧滑塊通過滑動副連接在所述圓形導軌上，所述三支鏈鉸鏈座固接在所述圓形導軌上，所述圓形導軌固定在所述動平臺的周圍，所述圓形導軌的幾何中心線與所述二支鏈鉸鏈和所述三支鏈鉸鏈的轉動軸線空間垂直；所述一支鏈虎克鉸設置在所述固定架的中部，所述一支鏈虎克鉸和所述三支鏈虎克鉸的外環旋轉軸線共線；

所述定位頭具有兩個轉動自由度，兩個轉動自由度的旋轉軸線相互垂直。

所述一支鏈直線驅動裝置包括伺服電機、絲杠、螺母、螺母支座、軸承座和直線導軌；所述伺服電機固定在所述一支鏈虎克鉸的內環上；所述螺母通過螺紋連接在所述絲杠上，所述螺母固接在所述螺母支座上；所述螺母支座固接在所述一支鏈托架上；所述直線導軌沿所述第一支鏈的軸向固定在所述一支鏈托架上；所述絲杠通過所述螺母支座和所述軸承座支撐在所述一支鏈托架上，由所述伺服電機驅動，所述軸承座滑動連接在所述直線導軌上。

所述二支鏈直線驅動裝置的結構和所述三支鏈直線驅動裝置的結構均與所述一支鏈直線驅動裝置的結構相同。

所述一支鏈直線驅動裝置、所述二支鏈直線驅動裝置和所述三支鏈直線驅動裝置為直線電機、液壓缸和氣缸中的任意一種。

本發明具有的優點和積極效果是：

一）由于只有三條主動支鏈，減少了被動支鏈，因而減少了運動構件數量，降低了機構的復雜程度，降低了成本；

二）由于與動平臺連接的鉸鏈自由度數非常少，因而使整機具有較高的剛度；

三）以最少的鉸鏈數實現了五自由度混聯機器人，因而有利于提高整機精度；

四）由于第一支鏈與動平臺剛性連接，可以實現直接測量，因而使整機具有高精度的特點；

五）具有高剛度、高精度、五自由度的特點，可以實現五軸聯動數控加工；

六）模塊化設計，可實現即插即用，即可單臺單獨使用，又可以多臺聯合作業，形成生產線。

附圖說明

圖1是本發明的機構拓撲結構圖；

圖2是本發明的整體結構示意圖；

圖3是本發明的固定架上虎克鉸分布圖；

圖4是本發明中第一支鏈結構示意圖；

圖5是本發明中第二、三支鏈結構示意圖。

具體實施方式