[實用新型]一種具有三對稱運動學性能的過約束高剛度機器人

有效

• 申請號: 201520621007.5
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN205238046U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 黃田;董成林;劉海濤;林彬;汪滿新;楊朔飛;劉祺
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/02
• 分類號: B25J9/02;B25J9/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本實用新型涉及一種機器人。特別是涉及一種具有三對稱運動學性能的過約束高剛度機器人。

背景技術

專利SE8502327(或US4732525)和EP0674969(或US6336375)所公開的一類帶定位頭的空間混聯機器人，包括三個可沿軸向伸長或縮短的主動調節裝置；所述調節裝置的一端通過鉸鏈緊固于固定架上，另一端通過鉸鏈與動平臺連接；該結構中還有一從動調節裝置，所述的從動調節裝置一端與所述的定位頭固定連接，另端通過鉸鏈與固定架連接，以限制定位頭的某幾個自由度。所述三個主動長度調節裝置與固定架的鉸鏈連接點呈120°均勻分布在以所述從動調節裝置與固定架的鉸鏈連接點為圓心的圓周上；所述三個主動長度調節裝置與定位頭的鉸鏈連接點采用同樣的布置。三對稱的布局使所述機器人具有良好的三對稱運動學性能。此類機器人連接定位頭與主動長度調節裝置的鉸鏈為三自由度鉸鏈。

專利CN102699899A所公開的一種過約束高剛度多坐標混聯機器人，同樣包括三個可沿軸向伸長或縮短的主動調節裝置和一條從動調節裝置；其中兩條主動調節裝置通過單自由度鉸鏈與動平臺連接，對稱地設置在從動調節裝置的左右兩側，且所述兩條主動調節裝置和從動調節裝置的運動平面為同一平面；另外一個主動調節裝置通過三自由度的球鉸鏈與動平臺連接，設置在從動調節裝置的下方。該機器人減少了機構中鉸鏈自由度數目，為過約束機構。但是，采用所述的布置方式使得機構為面對稱機構，不再具有三對稱的運動學性能。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種在不破壞三對稱的運動學性能的前提下，減少機構中鉸鏈自由度數目的具有三對稱運動學性能的過約束高剛度機器人。

本實用新型所采用的技術方案是：一種具有三對稱運動學性能的過約束高剛度機器人，包括動平臺和設置在所述動平臺末端的定位頭，以及通過固定架分別設置在所述動平臺上的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈，所述的第一支鏈的末端貫穿所述固定架的中心，固定連接在所述動平臺上，所述第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈的中部能夠旋轉的連接在所述固定架的外周，所述第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈的末端分別鉸接在所述動平臺上，并且所述第二支鏈位于第一支鏈的前方，所述第三支鏈和第四支鏈分別位于所述第一支鏈的左后方和右后方。

所述的第二支鏈與第三支鏈之間的夾角、第三支鏈與第四支鏈之間的夾角以及第四支鏈與第二支鏈之間的夾角均為120°。

所述的定位頭為具有兩個或三個自由度的串聯轉頭。

所述的第一支鏈包括有：末端固定連接在所述動平臺上的伸縮桿，所述的伸縮桿上沿軸向設置有導軌，所述的伸縮桿是通過具有兩個轉動自由度的第一鉸接件與所述的固定架相鉸接，所述的第一鉸接件套在所述伸縮桿上并能夠沿所述的導軌滑動。

所述的具有兩個轉動自由度的第一鉸接件包括有：通過具有一個轉動自由度的鉸鏈鉸接在所述固定架中心位置的第一外圈，通過具有一個轉動自由度的鉸鏈鉸接在所述第一外圈內側的內圈，所述內圈的內側設置有能夠沿所述導軌滑動的滑塊，其中，連接所述第一外圈和所述固定架的轉動軸線與連接所述內圈和所述第一外圈的轉動軸線垂直相交。

所述的第二支鏈包括有：第二長度調節裝置，所述第二長度調節裝置的末端通過一個T形鉸鉸接在所述動平臺上，所述第二長度調節裝置的頂端連接有一個使所述第二長度調節裝置成為主動移動副的驅動裝置，所述第二長度調節裝置的中部通過第二外圈與所述的固定架相鉸接，其中，所述的第二長度調節裝置能夠旋轉的連接在所述第二外圈的內側，所述第二外圈的外側通過具有一個轉動自由度的鉸鏈與所述固定架相鉸接，其中，連接所述第二外圈和所述固定架的轉動軸線與連接所述第二長度調節裝置與所述第二外圈的轉動軸線垂直相交，連接所述T形鉸和所述第二長度調節裝置的旋轉軸線平行于所述第二長度調節裝置的移動方向。

所述的T形鉸包括有縱軸和與所述縱軸的一端垂直相交的橫軸，所述縱軸的另一端與所述的第二長度調節裝置的末端旋轉連接，所述橫軸的兩端分別與所述的動平臺旋轉連接。