[實用新型]一種基于2R1T并聯(lián)機構(gòu)的五自由度混聯(lián)機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520948773.2
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN205201513U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙永生;張東勝;許允斗;姚建濤;顧偉棟;溫淑煥
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 石家莊一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13116
• 代理人: 李合印

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于工業(yè)機器人領(lǐng)域，特別涉及一種混聯(lián)機器人。

背景技術(shù)

在工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域，多自由度混聯(lián)機器人可以應(yīng)用在曲面加工、焊接、切割、裝配、 分選等領(lǐng)域，具有很好的應(yīng)用前景。機器人技術(shù)的發(fā)展已成為現(xiàn)代工業(yè)制造的標(biāo)志，結(jié)合并 聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、動態(tài)響應(yīng)快和串聯(lián)結(jié)構(gòu)靈活性好、工作空間大的特點，綜合出的 混聯(lián)機器人得到了廣泛的關(guān)注和研究，已成為機器人和機構(gòu)學(xué)領(lǐng)域一大研究熱點。

基于具有兩條連續(xù)轉(zhuǎn)軸的2R1T并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)造出的五自由度混聯(lián)機器人結(jié)合了串聯(lián)機構(gòu) 和并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)點，整體剛度大、模塊化程度高，易于實現(xiàn)軌跡規(guī)劃、運動學(xué)參數(shù)標(biāo)定和運 動控制，基于此類并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)造出的混聯(lián)機器人具有很好的應(yīng)用前景。目前，Exechon五軸 加工中心的核心功能部件2R1T并聯(lián)機構(gòu)2UPR/SPR關(guān)節(jié)數(shù)目少，僅有10個單自由度關(guān)節(jié)，是 目前該類型混聯(lián)機器人當(dāng)中關(guān)節(jié)數(shù)目最少的，但并聯(lián)機構(gòu)2UPR/SPR不具有兩條連續(xù)轉(zhuǎn)軸，專 利CN102672709B授權(quán)公布的五自由度混聯(lián)機器人，其并聯(lián)部分同樣不具有兩條連續(xù)轉(zhuǎn)軸，導(dǎo) 致其運動學(xué)模型較為復(fù)雜，增加了軌跡規(guī)劃、運動學(xué)參數(shù)標(biāo)定以及運動控制的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種剛度大、承載能力強、運動學(xué)分析簡單、關(guān)節(jié)數(shù)目少、 易于加工制造、便于實時控制的基于2R1T并聯(lián)機構(gòu)的五自由度混聯(lián)機器人。

本實用新型主要包括固定平臺、移動平臺、L型立架、動平臺、三條支鏈和單自由度搖 擺頭，其中固定平臺上面設(shè)有移動平臺，在固定平臺側(cè)面設(shè)有L型立架，在該L型立架頂平 臺和動平臺之間設(shè)有三條支鏈，在動平臺下方設(shè)有單自由度搖擺頭。

在所述固定平臺正中的一端設(shè)有電機座，移動平臺電機固定在電機座上，電機的輸出端 通過聯(lián)軸器與移動平臺絲杠的一端相連，該移動平臺絲杠的這一端通過固定在移動平臺電機 座上的移動平臺絲杠上支座進(jìn)行支撐，該移動平臺絲杠的另一端通過設(shè)在固定平臺另一側(cè)的 絲杠下支座進(jìn)行支撐，所述移動平臺絲杠的有效行程部分與移動平臺螺母連接；該移動平臺 螺母固定在移動平臺底部；所述移動平臺通過均布在移動平臺底部的移動平臺滑塊與對稱固 定在移動平臺絲杠兩側(cè)的固定平臺上的兩個移動平臺導(dǎo)軌相連。

所述L型立架的豎板下端為凹型，跨設(shè)在固定平臺的一側(cè)，該L型立架的頂平臺上設(shè)有 呈等腰三角形布置的通孔，在每個通孔的兩側(cè)均設(shè)有運動副支座；三條支鏈分別設(shè)在上述通 孔內(nèi)，第一支鏈和第三支鏈設(shè)在靠L型立架的豎板一側(cè)底邊平行的通孔內(nèi)，第二支鏈設(shè)在頂 角的通孔內(nèi)，第一支鏈和第三支鏈的運動平面處于同一平面，第二支鏈的運動平面與第一支 鏈和第三支鏈的運動平面始終垂直；

第一支鏈和第三支鏈結(jié)構(gòu)相同，為RPU結(jié)構(gòu)，主要包括連接桿、電機、導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)動副軸、 聯(lián)軸器、絲杠、絲杠支座和U副；其中在連接桿的上半部設(shè)有相互平行的兩個導(dǎo)軌，每個導(dǎo) 軌上均設(shè)有滑塊，該滑塊固定在轉(zhuǎn)動副軸的底部，該轉(zhuǎn)動副軸的兩端分別與上述通孔兩側(cè)的 運動副支座轉(zhuǎn)動聯(lián)接，電機座固定在轉(zhuǎn)動副軸的上端，電機固定在電機座上；在連接桿的下 半部中間設(shè)有單導(dǎo)軌，絲杠上支座固定在上述轉(zhuǎn)動副軸的下端，絲杠的一端通過聯(lián)軸器與電 機輸出端相連，絲杠螺母固定在連接桿上，套在絲杠上的絲杠下支座設(shè)在單導(dǎo)軌上，可上下 滑動，構(gòu)成移動副；該連桿的下端通過U副與動平臺連接；

上述第一和第三支鏈中的兩轉(zhuǎn)動副軸線相互平行，并平行于U副靠近連接桿的軸線、垂 直于移動副軸線，兩U副靠近動平臺的軸線重合；

第二支鏈為UPR結(jié)構(gòu)，支鏈中的轉(zhuǎn)動副軸與另一個轉(zhuǎn)動副軸轉(zhuǎn)動聯(lián)接，形成U副轉(zhuǎn)動軸， 該U副轉(zhuǎn)動軸的兩端分別與上述通孔兩側(cè)的運動副支座轉(zhuǎn)動聯(lián)接，該支鏈中連接桿的下端通 過轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，該第二支鏈的其它部件和連接方式與第一和第三支鏈相同；

上述第二支鏈中的U副靠近L型支架的軸線與第一、三支鏈中的兩轉(zhuǎn)動副軸線相互平行， U副靠近連接桿的軸線與第二支鏈中的轉(zhuǎn)動副軸線平行且垂直于移動副軸線，第二支鏈中的 轉(zhuǎn)動副軸線平行于第一、三支鏈中兩U副靠近動平臺的軸線。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

1.結(jié)構(gòu)簡單，并聯(lián)部分的關(guān)節(jié)數(shù)目少僅為9個，有利于提高結(jié)構(gòu)的整體剛度；

2.并聯(lián)部分為2R1T并聯(lián)機構(gòu)，具有兩條連續(xù)轉(zhuǎn)軸，兩轉(zhuǎn)動自由度部分解耦，有利于降低 控制的難度；