[發(fā)明專利]四自由度混聯(lián)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310370332.4
• 申請(qǐng)日: 2013-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN103419192A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鹿毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 張斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人，屬于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的常規(guī)四自由度機(jī)器人應(yīng)該有四個(gè)動(dòng)力裝置。其布置方式有三種選擇：

1、??串聯(lián)機(jī)構(gòu)：四個(gè)獨(dú)立的鉸鏈各自配置動(dòng)力裝置。

2、??混合機(jī)構(gòu)：部分動(dòng)力裝置串聯(lián)，部分并聯(lián)。

3、??并聯(lián)機(jī)構(gòu)：四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置安裝在同一個(gè)基礎(chǔ)上。

串聯(lián)機(jī)構(gòu)在SCARA形式的機(jī)器人系統(tǒng)中很普遍，從肩部到肘部到腕部，每個(gè)鉸鏈都有一個(gè)動(dòng)力元件。另外，腕部還有與轉(zhuǎn)動(dòng)副串聯(lián)的移動(dòng)副。

混合機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子就是Delta機(jī)器人。它擁有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特征，在作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，有三個(gè)方向的平動(dòng)。三個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)連接在固定坐標(biāo)系上（通常為天花板）。電機(jī)的軸線形成等邊三角形，第四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的升降，圍繞前面三個(gè)電機(jī)所形成的平面的法線旋轉(zhuǎn)。

串聯(lián)機(jī)構(gòu)提供了豐富、復(fù)雜的機(jī)構(gòu)形式，并聯(lián)機(jī)構(gòu)提供了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式。混合機(jī)構(gòu)介于二者之間。

如果僅從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單上考慮，可以選擇并聯(lián)機(jī)構(gòu)。然而，并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工作空間受到限制以及需要較大的工作范圍及很高的靈活性時(shí)就有點(diǎn)力不從心。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人，對(duì)建立在并聯(lián)基礎(chǔ)上的兩個(gè)平行四邊形驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行串聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)沿X、Y、Z軸的3個(gè)平動(dòng)自由度和1個(gè)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人，它包括下底座，下底座的上部通過垂直轉(zhuǎn)軸Ⅰ活動(dòng)連接有回轉(zhuǎn)箱體Ⅰ，回轉(zhuǎn)箱體Ⅰ通過下部平行四邊形機(jī)構(gòu)串聯(lián)鉸接有上底座，上底座的上部通過垂直轉(zhuǎn)軸Ⅱ活動(dòng)連接有回轉(zhuǎn)箱體Ⅱ，回轉(zhuǎn)箱體Ⅱ通過上部平行四邊形機(jī)構(gòu)鉸接有上部工作平臺(tái)；

所述的下部平行四邊形機(jī)構(gòu)由平行的連桿Ⅰ和連桿Ⅱ、及兩個(gè)平行的連桿Ⅳ鉸接而成，連桿Ⅰ和連桿Ⅱ之間鉸接有與連桿Ⅳ平行的連桿Ⅲ，兩個(gè)所述的連桿Ⅳ與所述的連桿Ⅰ和連桿Ⅱ之間采用活動(dòng)鉸鏈Ⅰ連接，兩個(gè)所述的連桿Ⅳ分別采用固定鉸鏈Ⅰ和固定鉸鏈Ⅱ與所述的回轉(zhuǎn)箱體Ⅰ連接，所述的連桿Ⅳ的上端通過固定鉸鏈Ⅲ連接所述的上底座，所述的回轉(zhuǎn)箱體Ⅰ內(nèi)并聯(lián)布置有兩臺(tái)獨(dú)立的下部驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中一臺(tái)下部驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過傳動(dòng)副連接所述的垂直轉(zhuǎn)軸Ⅰ，另一臺(tái)下部驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接動(dòng)力輸出軸Ⅰ，動(dòng)力輸出軸Ⅰ連接所述的連桿Ⅲ；

所述的上部平行四邊形機(jī)構(gòu)由平行的連桿Ⅴ和連桿Ⅵ、及兩個(gè)平行的連桿Ⅷ鉸接而成，連桿Ⅴ和連桿Ⅵ之間鉸接有與連桿Ⅷ平行的連桿Ⅶ，兩個(gè)所述的連桿Ⅷ與所述的連桿Ⅴ和連桿Ⅵ之間采用活動(dòng)鉸鏈Ⅱ連接，兩個(gè)所述的連桿Ⅷ分別采用固定鉸鏈Ⅳ和固定鉸鏈Ⅴ與所述的回轉(zhuǎn)箱體Ⅱ連接，所述的連桿Ⅷ的上端通過固定鉸鏈Ⅵ連接所述的上部工作平臺(tái)，所述的回轉(zhuǎn)箱體Ⅱ內(nèi)并聯(lián)布置有兩臺(tái)獨(dú)立的上部驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中一臺(tái)上部驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過傳動(dòng)副連接所述的垂直轉(zhuǎn)軸Ⅱ，另一臺(tái)上部驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接動(dòng)力輸出軸Ⅱ，動(dòng)力輸出軸Ⅱ連接所述的連桿Ⅶ。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明對(duì)建立在并聯(lián)基礎(chǔ)上的兩個(gè)平行四邊形驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行串聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)沿X、Y、Z軸的3個(gè)平動(dòng)自由度和1個(gè)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間相對(duì)較小，抗扭剛度較高，工作面始終保持水平，工作空間對(duì)稱，工作范圍較大等優(yōu)點(diǎn)，可用于大范圍噴涂、測(cè)量等場(chǎng)合。

附圖說明

下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，（1）下底座；（1-1）垂直轉(zhuǎn)軸Ⅰ；（2）固定鉸鏈Ⅰ?；（3）回轉(zhuǎn)箱體Ⅰ；（4）連桿Ⅰ；（5）活動(dòng)鉸鏈Ⅰ；（6）固定鉸鏈Ⅱ；（7）連桿Ⅱ；（8）動(dòng)力輸出軸Ⅰ；（9）連桿Ⅲ；（10）連桿Ⅳ；（11）固定鉸鏈Ⅲ；（12）上底座；（12-1）垂直轉(zhuǎn)軸Ⅱ；（13）連桿Ⅴ；（14）固定鉸鏈Ⅳ；（15）活動(dòng)鉸鏈Ⅱ；（16）固定鉸鏈Ⅴ；（17）動(dòng)力輸出軸Ⅱ；（18）回轉(zhuǎn)箱體Ⅱ；（19）連桿Ⅵ；（20）連桿Ⅶ；（21）連桿Ⅷ；（22）固定鉸鏈Ⅵ；（23）上部工作平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：它包括下底座1，下底座1的上部通過垂直轉(zhuǎn)軸Ⅰ1-1活動(dòng)連接有回轉(zhuǎn)箱體Ⅰ3，回轉(zhuǎn)箱體Ⅰ3通過下部平行四邊形機(jī)構(gòu)串聯(lián)鉸接有上底座12，上底座12的上部通過垂直轉(zhuǎn)軸Ⅱ12-1活動(dòng)連接有回轉(zhuǎn)箱體Ⅱ18，回轉(zhuǎn)箱體Ⅱ18通過上部平行四邊形機(jī)構(gòu)鉸接有上部工作平臺(tái)23；