[發(fā)明專利]一種三平移高速分揀并聯(lián)機(jī)械手

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610073684.7
• 申請(qǐng)日: 2016-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105500350A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱偉;戴志明;劉曉飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于食品、醫(yī)藥加工等輕工 行業(yè)中普遍存在的諸如流水線分揀、制造以及產(chǎn)品包裝等大量重復(fù)性操作能夠 實(shí)現(xiàn)抓取運(yùn)動(dòng)的一種三平移高速分揀并聯(lián)機(jī)械手。

背景技術(shù)

目前，工業(yè)加工制造向著規(guī)模化、集約化發(fā)展，加快工業(yè)智能機(jī)器人的部 署是國(guó)家未來(lái)新型工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。在食品加工、醫(yī)藥生產(chǎn)等輕工行業(yè)中，普 遍存在著諸如材料分揀、拾取以及產(chǎn)品包裝等大量的重復(fù)性高強(qiáng)度操作。以往， 此類操作通常均由人工來(lái)完成，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且不可避免的會(huì)造成不同 程度的污染。隨著市場(chǎng)需求的發(fā)展，并聯(lián)機(jī)器人得到了發(fā)展，高效的自動(dòng)化生 產(chǎn)能力滿足了當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)環(huán)境。與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人因采用 閉環(huán)并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此具有剛度大，承載能力強(qiáng)，精度高等優(yōu)點(diǎn)，從而開(kāi)始 逐漸取代串聯(lián)機(jī)器人。這類高速并聯(lián)機(jī)械手當(dāng)中最具有代表性的當(dāng)屬Clavel博 士于1985年發(fā)明的Delta機(jī)構(gòu)。該機(jī)械手采用外轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)和平行四邊形支 鏈結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的高速三維平動(dòng)。為了突破Delta機(jī)器人的知識(shí)產(chǎn) 權(quán)，同時(shí)進(jìn)一步增加拾取動(dòng)作的柔性并提高效率，Pierrot等提出了具有四支鏈、 雙動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)特征的H4并聯(lián)機(jī)械手，并將其成功的商品化。H4型并聯(lián)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn) 動(dòng)輸出運(yùn)動(dòng)是由其雙動(dòng)平臺(tái)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，滿足了生產(chǎn)線上對(duì)于分揀的應(yīng) 用需求，但該機(jī)構(gòu)的雙動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)增加了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，進(jìn)而導(dǎo)致了復(fù)雜的 運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，對(duì)高速高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)特性產(chǎn)生了不利影響，不利于生產(chǎn)效率 的發(fā)展，同時(shí)，H4型并聯(lián)機(jī)構(gòu)由四個(gè)由轉(zhuǎn)動(dòng)副為主驅(qū)動(dòng)，不僅存在奇異位型， 且工作空間大小有限。

在國(guó)外，抓取并聯(lián)機(jī)器人的研究與發(fā)展已經(jīng)廣泛應(yīng)用的到工業(yè)，軍事，醫(yī) 療，智能生活等各個(gè)領(lǐng)域。在中國(guó)，分揀并聯(lián)機(jī)構(gòu)有著巨大的發(fā)展空間，是新 世紀(jì)中國(guó)實(shí)現(xiàn)飛躍發(fā)展的不可忽視的巨大動(dòng)力。中國(guó)需要發(fā)展高性能并聯(lián)機(jī)器 人，來(lái)突破國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重重限制。

因此，需要發(fā)明新穎的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有較好移動(dòng)抓取能力的高效分揀并 聯(lián)機(jī)械手，提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種三平移高速 分揀并聯(lián)機(jī)械手。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種三平移高速分揀并 聯(lián)機(jī)械手，包括一個(gè)定平臺(tái)、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)以及連接在定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間的三 條支鏈，第一支鏈包括依次連接的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一驅(qū)動(dòng)臂、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、連 桿、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連接件、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)底部連接， 第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)頂部連接，連桿包括并排設(shè)置的左連桿、右連桿，第二轉(zhuǎn) 動(dòng)副包括連接第一驅(qū)動(dòng)臂與左連桿的第二左轉(zhuǎn)動(dòng)副、連接第一驅(qū)動(dòng)臂與右連桿 的第二右轉(zhuǎn)動(dòng)副，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副包括連接左連桿與第一連接件的第三左轉(zhuǎn)動(dòng)副、 連接右連桿與第一連接件的第三右轉(zhuǎn)動(dòng)副；

第二支鏈與第一支鏈結(jié)構(gòu)相同并對(duì)稱設(shè)置于定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)，第三支 鏈處于第一支鏈、第二支鏈之間的定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)中央；

第三支鏈包括依次連接的第一移動(dòng)副、第二驅(qū)動(dòng)臂、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、連臂、 第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連接件、第二移動(dòng)副，第一移動(dòng)副與定平臺(tái)底部連接，第二 移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)頂部連接，連臂包括并排設(shè)置的左連臂、右連臂，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副 包括連接第二驅(qū)動(dòng)臂與左連臂的第五左轉(zhuǎn)動(dòng)副、連接第二驅(qū)動(dòng)臂與右連臂的第 五右轉(zhuǎn)動(dòng)副，第六轉(zhuǎn)動(dòng)副包括連接左連臂與第二連接件的第六左轉(zhuǎn)動(dòng)副、連接 右連臂與第二連接件的第六右轉(zhuǎn)動(dòng)副；

第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈分別與定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)連接形成一個(gè)空間 并聯(lián)閉環(huán)機(jī)構(gòu)，通過(guò)三個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)的三維平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，定平臺(tái)與第一支鏈、第二支鏈之間的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行， 第三支鏈的閉環(huán)支路里的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一支鏈、第二支鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互 平行。

進(jìn)一步地，第一移動(dòng)副的軸線方向平行于第一支鏈、第二支鏈的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) 副軸線方向，第二移動(dòng)副的軸線方向垂直于動(dòng)平臺(tái)平面。

進(jìn)一步地，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副和第一移動(dòng)副為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)。