[發明專利]一種具有嵌套結構的四自由度并聯機械手

有效

• 申請號: 201610257170.7
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105710866B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 陳子明;劉曉檬;黃坤;張揚;成棟良;魏雪丹
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域 本發明屬于機器人領域，特別涉及一種機械手。

背景技術 具有三個轉動自由度和一個移動自由度的機械手在機械工業領域具有廣泛的應用。

傳統的機械手一般都是串聯結構，其末端執行器姿態靈活，但因懸臂結構使承載能力相對較弱，且其驅動裝置通常都要布置在關節處，影響了機構的運動學和動力學特性。而在實際的生產過程中，要求機械手在工作時具有較高的精度、速度和加速度性能。并聯機構無累積誤差，且驅動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，理論上具有速度快、精度高、剛度大等優勢。

目前，已有一些學者設計出具有三轉一移自由度的并聯機構，如中國專利公開號為CN105108734A的一種三轉一移完全各向同性并聯機器人機構，中國專利公開號為CN103383827B的一種三轉一移四自由度重載靜平衡并聯運動模擬臺機構，但上述機構均不能實現整周回轉。為充分發揮并聯機構的優勢，同時又可以實現抓取、放置和回轉等動作，需設計一種新型的機器人。

發明內容 本發明的目的在于提供一種運動部分重量輕、速度高、動態性能好，沒有累積誤差、運動精度較高、可以實現末端手爪整周回轉的具有嵌套結構的四自由度并聯機械手。

本發明包括兩個結構相同的內并聯機構和外并聯機構，所述兩個并聯機構均由下平臺、上平臺和連接這兩個平臺的三條結構完全相同的活動分支構成，外并聯機構套在內并聯機構之外，上述內外兩個并聯機構的下平臺相互平行；上述每個活動分支中的下連桿的一端通過下轉動副與下平臺連接，該下連桿的另一端通過球副與上連桿的一端連接，該上連桿的另一端通過上轉動副與上平臺連接，上述內外兩個并聯機構的上平臺相互平行；上述每個分支中的下轉動副、上轉動副分別與其所連接的下平臺、上平臺水平布置或傾斜布置，當傾斜布置時傾斜角度相等；末端手爪連桿和下平臺連桿有以下三種連接方式。

第一種連接方式，末端手爪連桿與內并聯機構上平臺固定連接，該末端手爪連桿通過轉動副與外并聯機構上平臺連接；下平臺連桿與內并聯機構下平臺固定連接，該下平臺連桿通過轉動副與外并聯機構下平臺連接。

第二種連接方式，末端手爪連桿與內并聯機構上平臺固定連接，該末端手爪連桿通過轉動副與外并聯機構上平臺連接；下平臺連桿與外并聯機構下平臺固定連接，該下平臺連桿通過轉動副與內并聯機構下平臺連接。

第三種連接方式，末端手爪連桿通過轉動副與內并聯機構上平臺連接，該末端手爪連桿與外并聯機構上平臺固定連接；下平臺連桿與內并聯機構下平臺固定連接，該下平臺連桿通過轉動副與外并聯機構下平臺連接。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、驅動裝置可以布置在接近機架的位置，運動部分重量輕、速度高、動態性能好，沒有累積誤差、運動精度較高；

2、末端機械手具有較大的運動范圍，且可以實現不受限制的整周回轉，具有廣闊的應用前景。

附圖說明：

圖1是本發明實施例1的立體示意圖。

圖2是本發明實施例2的立體示意圖。

圖3是本發明實施例3的立體示意圖。

圖4是本發明實施例4的立體示意圖。

圖5是本發明實施例5的立體示意圖。

圖6是本發明實施例6的立體示意圖。

具體實施方式：

實施例1

在圖1所示的具有嵌套結構的四自由度并聯機械手立體示意圖中，兩個結構相同的內并聯機構和外并聯機構均由上、下平臺和連接這兩個平臺的三條結構完全相同的活動分支構成，外并聯機構套在內并聯機構之外，上述內、外兩個并聯機構的下平臺相互平行，下平臺連桿5與內并聯機構下平臺6固定連接，該下平臺連桿5通過轉動副R5與外并聯機構下平臺1連接；外并聯機構的每一個活動分支中的下連桿2的一端通過下轉動副R1與外并聯機構下平臺連接，該下連桿2的另一端通過球副S1與上連桿3的一端連接，該上連桿3的另一端通過上轉動副R2與外并聯機構上平臺4連接，上述下轉動副R1與外并聯機構下平臺1平行布置，上轉動副R2與外并聯機構上平臺4平行布置；內并聯機構的每一個活動分支中的下連桿7的一端通過下轉動副R3與內并聯機構下平臺6連接，該下連桿7的另一端通過球副S2與上連桿8的一端連接，該上連桿8的另一端通過上轉動副R4與內并聯機構上平臺9連接，上述下轉動副R3與內并聯機構下平臺6平行布置，上轉動副R4與內并聯機構上平臺9平行布置；上述內、外兩個并聯機構的上平臺相互平行，末端手爪連桿10與內并聯機構上平臺固定連接，該末端手爪連桿通過轉動副R6與外并聯機構上平臺連接。

實施例2