[發(fā)明專利]一種低耦合度三運(yùn)動副動平臺的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610141468.1
• 申請日: 2016-03-12
• 公開（公告）號: CN105643600B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈惠平;強(qiáng)恒存;邵國為;楊廷力;鄧嘉鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低耦合度三運(yùn)動副動平臺的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，為機(jī)器人操作手等提供一個新型的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

并聯(lián)結(jié)構(gòu)的裝置，特別是實(shí)現(xiàn)空間三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位裝配、搬運(yùn)、分揀、上下料等工藝上發(fā)揮了很好的作用；而具有三平移一轉(zhuǎn)動功能的并聯(lián)操作手，在需要調(diào)整工件姿態(tài)的場合下，更是不可缺少。為此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基礎(chǔ)上，再串聯(lián)一條R-U-P-U-R支鏈或S-P-S支鏈，構(gòu)成了一個具有三平移一轉(zhuǎn)動功能的混聯(lián)操作手；2003年楊廷力申請的專利200310106012.4，提出了一組5個三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但沒有研制樣機(jī)；2000后Pierrot等相繼發(fā)明了H4、I4、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一轉(zhuǎn)動)操作手，黃田教授開發(fā)了四自由度三平移一轉(zhuǎn)動的Cross-IV型高速搬運(yùn)機(jī)器人；而專利201210435375.1提出了一種單平臺實(shí)現(xiàn)三平移一轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并研制了樣機(jī)。但上述這些機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)構(gòu)耦合度k均較大(k＝2)，這使得機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)正解和動力學(xué)求解十分困難，從而影響了開發(fā)與應(yīng)用；因此，實(shí)現(xiàn)三平移一轉(zhuǎn)動功能的新型結(jié)構(gòu)和應(yīng)用都需要發(fā)展，需要創(chuàng)造出優(yōu)于現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的新機(jī)型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一類新的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，它們具有剛性好、結(jié)構(gòu)較簡單、易于精密加工；耦合度k低(k＝1)、運(yùn)動學(xué)正解和動力學(xué)求解比較容易等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供的一種低耦合度三運(yùn)動副動平臺的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，由動平臺(1)、靜平臺(0)以及連接動平臺(1)、靜平臺(0)的1條空間復(fù)雜支鏈I和2條相同第Ⅱ支鏈、第III支鏈組成，空間復(fù)雜支鏈I包含1條主鏈和1條副鏈，主鏈上，驅(qū)動桿一(2)的一端與靜平臺(0)以轉(zhuǎn)動副一(R₁₁)連接，驅(qū)動桿一(2)的另一端與由四個轉(zhuǎn)動副和四個桿組成的平行四邊形一的短邊桿一(3)用轉(zhuǎn)動副二(R₁₂)連接，平行四邊形一的另一短邊桿二(4)用轉(zhuǎn)動副三(R₁₃)與連接桿一(5)的一端連接，而連接桿一(5)的另一端與動平臺(1)用轉(zhuǎn)動副四(R₁₄)連接；轉(zhuǎn)動副一(R₁₁)、轉(zhuǎn)動副二(R₁₂)、轉(zhuǎn)動副三(R₁₃)的軸線相互平行，但與轉(zhuǎn)動副四(R₁₄)的軸線垂直；副鏈上，驅(qū)動桿二(6)的一端與靜平臺(0)以轉(zhuǎn)動副五(R₂₁)連接，且轉(zhuǎn)動副五(R₂₁)的軸線與轉(zhuǎn)動副一(R₁₁)的軸線不平行，驅(qū)動桿二(6)的另一端與由四個轉(zhuǎn)動副和四個桿組成的平行四邊形二的短邊桿三(7)用轉(zhuǎn)動副六(R₂₂)連接，平行四邊形二的另一短邊桿四(8)用轉(zhuǎn)動副七(R₂₃)與連接桿二(9)的一端連接，而連接桿二(9)的另一端與主鏈上的連接桿一(5)用轉(zhuǎn)動副八(R₂₄)連接，且轉(zhuǎn)動副八(R₂₄)與轉(zhuǎn)動副四(R₁₄)的軸線重合；同樣，轉(zhuǎn)動副五(R₂₁)、轉(zhuǎn)動副六(R₂₂)、轉(zhuǎn)動副七(R₂₃)的軸線相互平行，但與轉(zhuǎn)動副八(R₂₄)的軸線垂直；第Ⅱ支鏈、第III支鏈的運(yùn)動副組成和布置與空間復(fù)雜支鏈I的主鏈上的運(yùn)動副組成和布置相同，且在靜平臺(0)上的運(yùn)動副須不平行；進(jìn)一步，動平臺(1)上的轉(zhuǎn)動副四(R₁₄)、轉(zhuǎn)動副九(R₃₄)、轉(zhuǎn)動副十(R₄₄)的軸線必須平行。

同時，第Ⅱ支鏈、第III支鏈，可以用任意兩條無約束型S-S-R、S-S-P、S-P-S支鏈來替代；

靜平臺(0)聯(lián)接的四個轉(zhuǎn)動副為驅(qū)動副，可以用移動副來替代；且當(dāng)依次固定一個、兩個、三個驅(qū)動副時，該裝置就分別成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)器人，其獨(dú)立輸出運(yùn)動數(shù)目分別為三、二、一，其它的運(yùn)動為派生運(yùn)動。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)簡圖示意圖。附圖2為本發(fā)明的實(shí)施例之二的結(jié)構(gòu)簡圖示意圖。附圖3為本發(fā)明的實(shí)施例之三的結(jié)構(gòu)簡圖示意圖。附圖4為本發(fā)明的實(shí)施例之四的結(jié)構(gòu)簡圖示意圖。

具體實(shí)施方式