[發明專利]一種雙輸出3D打印四自由度解耦并聯機器人

無效

• 申請號: 201510259511.X
• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN104875194A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 方躍法;常定勇;郭盛
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B29C67/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 董琪

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別涉及一種雙輸出3D打印四自由度解耦并聯機器人。

背景技術

3D打印技術是增材制造技術的一種，用計算機輔助設計三維模型，通過分層軟件將三維模型分層及規劃3D打印機器人噴頭的運動軌跡，一層一層打印實物產品。3D打印技術改變了傳統的制造方式，縮短了生產制造產品的周期，提高了工作效率。隨著3D打印技術的發展，打印材料和設備不斷創新，成型速度和精度不斷提高，在汽車、航空、醫療、教學等領域得到了廣泛的應用。適用于家庭及辦公室的3D打印機器人越來越受到重視，這種3D打印機體積小，價格便宜，能節約成本。

目前商用的3D打印機器人大部分是串聯機構的，由于串聯機構的特性，影響其打印速度和打印精度。而現有的并聯機構3D打印機器人大部分只有一個輸出，一次只能打印一個產品，即使有些串聯的3D打印機可以同時打印兩個產品，但是受工作空間的影響比較大，打印產品的尺寸受到較大限制。本次發明的雙輸出3D打印并聯機器人，完美的解決了以上問題。將發明的一種新型四自由度并聯機構的運動支鏈通過共用驅動，同時驅動兩個末端執行器進行運動，且這種四自由度的并聯機構具有較大轉動角度，可以在傾斜表面上進行打印，在修復損壞的物體及二次加工上具有較大的用途。

發明內容

本發明要解決的問題是提出一種雙輸出的3D打印解耦并聯機器人，既可以同時打印兩個產品，并且通過改變末端執行器的運動姿態，可以在特殊的傾斜表面進行打印加工。這種機器人利用一種新型的四自由度解耦并聯機構，通過左右布置的運動支鏈共用驅動，使動平臺具有相同的運動，實現雙輸出，并且動平臺可以進行±90°的轉動。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

一種雙輸出3D打印解耦并聯機器人，該機器人包括：基座組件，第一、第二、第三、第四運動支鏈組件，打印噴頭組件,連桿；構成這種裝置的零部件之間的連接為：

基座組件中，豎直布置的兩個對稱U型滑塊兩端分別通過兩組安裝軸、軸承、軸套與兩條第一連桿的一端連接，形成轉動副；每條第一連桿的另一端通過安裝軸、軸承、軸套與第二連桿的一端連接，形成轉動副；每條第二連桿的另一端通過安裝軸、軸承、軸套與第三連桿的一端連接，形成轉動副；每條第三連桿的另一端與兩組打印噴頭組件中的兩個動平臺分別通過安裝軸、軸承、軸套相連接，形成轉動副。水平布置的對稱U型滑塊兩端分別通過兩組安裝軸、軸承、軸套與兩條第四連桿的一端連接，形成轉動副；每條第四連桿的另一端通過安裝軸、軸承、軸套與第五連桿的一端連接，形成轉動副；每條第五連桿的另一端通過安裝軸、軸承、軸套與第六連桿的一端連接，形成轉動副；每條第六連桿的另一端與兩組打印噴頭組件中的兩個動平臺分別通過安裝軸、軸承、軸套相連接，形成轉動副。兩個U型滑塊分別通過兩組安裝軸、軸承、軸套與兩條第七連桿的一端連接，形成轉動副；每條第七連桿的另一端通過安裝軸、軸承、軸套與第八連桿的一端連接，形成轉動副；每條第八連桿的另一端通過安裝軸、軸承、軸套與兩組打印噴頭組件中的兩個動平臺分別通過安裝軸、軸承、軸套相連接，形成轉動副。

基座組件主要包括：機架、電機、聯軸器、螺旋桿、導軌、對稱U型滑塊和U型滑塊；電機固定于機架上，電機轉動時，通過聯軸器帶動螺旋桿轉動，使得對稱U型滑塊和U型滑塊沿著導軌做直線運動；機架總體布置為長方體，各驅動的直線導軌軸線相互垂直，與長方體的邊平行，對稱U型滑塊和U型滑塊在相應的導軌上做直線運動；其中兩個U型滑塊安裝在同一條螺旋桿上，沿導軌做相同的直線運動。

第一運動支鏈組件包括：電機、聯軸器、螺旋桿、對稱U型滑塊、第一連桿、第二連桿、第三連桿、安裝軸、軸承、軸套；電機安裝在機架上，通過聯軸器與螺旋桿連接，電機轉動通過螺旋桿帶動豎直布置的對稱U型滑塊沿導軌做直線運動，第一運動支鏈組件構成為：左右分布的兩條第一連桿一端分別通過兩組安裝軸、軸承、軸套與第一豎直對稱U型滑塊連接形成兩個左右分布的轉動副，左右分布的兩條第一連桿的另一端通過安裝軸、軸承、軸套分別與左右分布的兩條第二連桿的一端連接；左右分布的兩條第二連桿的另一端通過安裝軸、軸承、軸套分別與左右分布的兩條第三連桿的一端連接；對稱U型滑塊帶動第一運動支鏈運動。

第二運動支鏈組件的構成與第一運動支鏈組件構成相同；第二豎直對稱U型滑塊帶動第二運動支鏈運動。