[發明專利]可實現三維平動二維轉動的并聯機構

有效

• 申請號: 201310319805.8
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103350417A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 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: B25J9/00
• 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: 李麗萍

技術領域

本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種機器人的具有空間五自由度的并聯機構。

背景技術

目前國內對空間六自由度并聯機構的研究尚集中于機械加工或測量用途的機構，而對于應用于物料抓放的可實現高速運動的空間六自由度并聯機構研究較少。

國際上有少數可應用于物料抓放的空間六自由度并聯機構。專利文獻US20110097184A1公開了一種可實現三維平動和三維轉動的并聯機構，包括固定架、動平臺、三自由度手腕以及對稱布置在所述固定架與動平臺之間的三條結構相同的支鏈；所述固定架上固接有驅動裝置；所述動平臺固接有下連接軸；每條支鏈包括近架桿和兩個平行的遠架桿以及驅動端、連接軸，所述近架桿一端與所述固定架上驅動端固接，另一端固接有上連接軸；所述兩個平行的遠架桿一端分別與所述上連接軸的兩端球鉸接，另一端分別與所述下連接軸球鉸接；所述三自由度手腕固接于所述動平臺；所述兩個平行的遠架桿之間固接有驅動端；所述連接軸一端與所述遠架桿之間驅動端固接，另一端與所述三自由度手腕輸入端固接。上述機構的局限在于：三自由度手腕的驅動端固接于兩遠架桿之間，增大該機構運動部件的質量與慣量，影響上述機構的動態性能，導致該機構難以實現高速運動。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種可實現三維平動二維轉動的并聯機構，具有輕慣量、高功率密度的特點，可用于高速運動的五自由度并聯機械手。

為了解決上述技術問題，本發明一種可實現三維平動二維轉動的并聯機構，包括固定架和動平臺，所述固定架上固接有五個驅動裝置，所述動平臺包括中心板和垂直地貫穿于中心板中心位置的搖桿，所述中心板與所述搖桿之間采用虎克鉸轉動連接，所述搖桿的上端固定有兩個球頭桿；所述固定架與中心板之間連接有三條第一支鏈，所述固定架與所述兩個球頭桿之間連接有兩條第二支鏈；所述第一支鏈由近架桿、上連接軸、兩個相互平行且等長的第一遠架桿和下連接軸構成；所述第二支鏈由近架桿、上連接球鉸鏈、第二遠架桿和下連接球鉸鏈構成；所述第一支鏈中，所述近架桿的一端與所述固定架之間通過轉動副連接、并與一個驅動裝置的輸出端固接，所述近架桿的另一端與所述上連接軸固接，兩個第一遠架桿的一端分別與所述上連接軸球鉸接，兩個第一遠架桿的另一端分別與所述下連接軸球鉸接；每條第一支鏈中的上連接軸、兩個平行且等長的第一遠架桿和下連接軸構成一平行四邊形結構；所述第二支鏈中，所述近架桿的一端與所述固定架之間通過轉動副連接、并與一個驅動裝置的輸出端固接，所述近架桿的另一端通過所述上連接球鉸鏈與所述第二遠架桿的一端球鉸接，所述第二遠架桿的另一端通過所述下連接球鉸鏈與所述球頭桿球鉸接；所述中心板在三條第一支鏈的帶動下實現三維平動，從而帶動搖桿實現三維平動，所述搖桿由兩條第二支鏈的帶動下通過虎克鉸實現相對于所述中心板的二維轉動，從而使搖桿既有三個平動自由度，又有兩個轉動自由度。

進一步講，所述虎克鉸包括虎克內圈和虎克外圈，所述虎克內圈與虎克外圈轉動連接，所述虎克內圈與所述搖桿固接，所述虎克外圈與所述中心板轉動連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明結構簡單緊湊，無需放大機構，利用虎克鉸巧妙的實現了五自由度，降低了機構復雜性，減少了運動部件質量，提高了運動精度，易實現高速抓取，且滿足復雜抓放操作的要求。

附圖說明

圖1是本發明可實現三維平動二維轉動的并聯機構的整體機構示意圖；

圖2為本發明中動平臺的結構示意圖；

圖3為本發明中虎克鉸的結構示意圖。

圖中：1-驅動裝置，2-固定架，3-近架桿，4-上連接球鉸鏈，5-上連接軸，6-第二遠架桿，6a、6b-第一遠架桿，7-下連接球鉸鏈，8-下連接軸，9-動平臺，10-中心板，11-虎克內圈，12-虎克外圈，13-搖桿。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細地描述。

如圖1所示，本發明一種可實現三維平動二維轉動的并聯機構，包括固定架2和動平臺9，所述固定架2上固接有五個驅動裝置1，如圖1和圖2所示，所述動平臺9包括中心板10和垂直地貫穿于中心板10中心位置的搖桿13，如圖3所示，所述中心板10與所述搖桿13之間采用虎克鉸轉動連接，所述虎克鉸包括虎克內圈11和虎克外圈12，所述虎克內圈11與虎克外圈12轉動連接，所述虎克內圈11與所述搖桿13固接，所述虎克外圈12與所述中心板10轉動連接，所述搖桿13的上端固定有兩個球頭桿。