[發(fā)明專利]可實現(xiàn)三維平動三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310320036.3
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103386681A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙學(xué)滿;王攀峰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機器人，特別是涉及一種機器人的具有空間六自由度的并聯(lián)機構(gòu)。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)對空間六自由度并聯(lián)機構(gòu)的研究尚集中于機械加工或測量用途的機構(gòu)，而對于應(yīng)用于物料抓放的可實現(xiàn)高速運動的空間六自由度并聯(lián)機構(gòu)研究較少。

國際上有少數(shù)可應(yīng)用于物料抓放的空間六自由度并聯(lián)機構(gòu)。專利文獻US20110097184A1公開了一種可實現(xiàn)三維平動和三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，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(jié)構(gòu)相同的支鏈；所述固定架上固接有驅(qū)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(qū)動端、連接軸，所述近架桿一端與所述固定架上驅(qū)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(qū)動端；所述連接軸一端與所述遠架桿之間驅(qū)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(gòu)的局限在于：三自由度手腕的驅(qū)動端固接于兩遠架桿之間，增大該機構(gòu)運動部件的質(zhì)量與慣量，影響上述機構(gòu)的動態(tài)性能，導(dǎo)致該機構(gòu)難以實現(xiàn)高速運動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提出一種可實現(xiàn)三維平動三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，本發(fā)明具有輕慣量、高功率密度、可實現(xiàn)高速運動的特點。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種可實現(xiàn)三維平動三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，包括固定架和動平臺，所述固定架上固接有六個驅(qū)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(zhuǎn)動連接，所述虎克鉸包括虎克內(nèi)圈和虎克外圈，所述虎克內(nèi)圈與虎克外圈轉(zhuǎn)動連接，所述虎克外圈與所述中心板轉(zhuǎn)動連接，所述搖桿的上部和下部分別為旋向相反的第一絲杠和第二絲杠，所述第一絲杠上配合有螺母，所述螺母上固定有三個球頭桿；所述虎克內(nèi)圈內(nèi)表面設(shè)有與所述第二絲杠配合的螺紋；所述固定架與中心板之間連接有三條第一支鏈，所述固定架與三個球頭桿之間連接有三條第二支鏈；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(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)動副連接、并與一個驅(qū)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(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)；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(zhuǎn)動副連接、并與一個驅(qū)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；所述中心板由三條第一支鏈帶動實現(xiàn)三維平動，從而帶動所述搖桿實現(xiàn)三維平動，所述搖桿在三條第二支鏈的帶動下通過虎克鉸實現(xiàn)相對于中心板的二維轉(zhuǎn)動；所述搖桿通過所述螺母與虎克內(nèi)圈的相對移動實現(xiàn)自轉(zhuǎn)，從而搖桿既有三個平動自由度，又有三個轉(zhuǎn)動自由度。

本發(fā)明可實現(xiàn)三維平動三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，其中，還包括一導(dǎo)向桿,所述導(dǎo)向桿與所述搖桿平行，所述虎克內(nèi)圈上設(shè)有用于穿過導(dǎo)向桿的過孔，所述導(dǎo)向桿與該過孔為間隙配合，所述導(dǎo)向桿的頂部與所述螺母固接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，避免了放大機構(gòu)，利用虎克鉸和螺旋副巧妙的實現(xiàn)了六自由度，降低了機構(gòu)復(fù)雜性，減少了運動部件質(zhì)量，提高了運動精度，易實現(xiàn)高速抓取，且滿足復(fù)雜抓放操作的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明可實現(xiàn)三維平動三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)的整體機構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中動平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中虎克鉸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-驅(qū)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(nèi)圈，12-虎克外圈，13-螺母，14-導(dǎo)向桿，15-搖桿，16-第一絲杠，17-第二絲杠。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細地描述。

如圖1所示，本發(fā)明一種可實現(xiàn)三維平動三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，包括固定架2和動平臺9，所述固定架2上固接有六個驅(qū)動裝置1。