[發(fā)明專利]一種基于抓取并聯(lián)結(jié)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710117372.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106826767B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙龍海;陳強(qiáng);何永和;張延亮;朱虹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞松山湖機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;楊桂洋

一種基于抓取并聯(lián)結(jié)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定機(jī)架、抓取并聯(lián)結(jié)構(gòu)和兩個(gè)三自由度平動(dòng)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)三自由度平動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱安裝在固定機(jī)架的兩側(cè)，所述抓取并聯(lián)結(jié)構(gòu)包括：兩個(gè)交叉設(shè)置且通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接的夾鉗連桿，該兩個(gè)夾鉗連桿以轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心進(jìn)行開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)與三自由度平動(dòng)結(jié)構(gòu)固定連接的三自由度平動(dòng)機(jī)構(gòu)；一個(gè)三維平動(dòng)連桿上設(shè)一個(gè)虎克鉸，該虎克鉸具有豎直桿軸和水平桿軸，該虎克鉸通過(guò)豎直桿軸與三維平動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，該虎克鉸的下端向下延伸使水平桿軸位于三維平動(dòng)連桿下方；夾鉗連桿上端與虎克鉸的水平桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，夾鉗連桿以水平桿軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)范圍大，增加了抓取能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于抓取并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

并聯(lián)機(jī)構(gòu)為動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。和串聯(lián)機(jī)器人相比，并聯(lián)機(jī)器人具有以下優(yōu)點(diǎn)：累積誤差小、精度較高；驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái)的位置，運(yùn)動(dòng)部分重量輕，速度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大。

少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是指自由度少于6的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可應(yīng)用于許多適于并聯(lián)機(jī)構(gòu)操作但不需要全部6個(gè)自由度的工作任務(wù)。與6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有驅(qū)動(dòng)件少、構(gòu)件少、控制簡(jiǎn)單方便、易于制造、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用在某些場(chǎng)合。

由于受到奇異位形的限制，并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)能力往往都比較小，即使是相對(duì)簡(jiǎn)單的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，在理論上能達(dá)到的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍也不超過(guò)180°，實(shí)際上會(huì)更小。

部分并聯(lián)機(jī)構(gòu)通過(guò)增加冗余驅(qū)動(dòng)支鏈來(lái)輔助平臺(tái)跨越奇異位形從而得到更大的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，但冗余驅(qū)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致過(guò)約束從而產(chǎn)生內(nèi)力，使機(jī)構(gòu)面臨復(fù)雜的控制問(wèn)題；還有一部分并聯(lián)機(jī)構(gòu)則選擇在某些支鏈中增加冗余驅(qū)動(dòng)，但這導(dǎo)致了混合結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，從而改變?cè)胁⒙?lián)機(jī)構(gòu)的載荷傳遞特性。

在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)方案主要是靠在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的末端增加執(zhí)行器(抓手或吸盤(pán)等)來(lái)實(shí)現(xiàn)抓取功能，這就要求在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)上增加輔助裝置，甚至需要增設(shè)電機(jī)，直接增加了并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部件的重量，嚴(yán)重影響并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。

中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN103538062A，公布日2014.1.29，公開(kāi)了一種四自由度三手指操作并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)機(jī)座、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)以及聯(lián)接機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)的SP型直線驅(qū)動(dòng)分支和三個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的UPUR型手指驅(qū)動(dòng)分支，所述SP型直線驅(qū)動(dòng)分支的一端通過(guò)移動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)固連，其另一端通過(guò)球鉸鏈與機(jī)座聯(lián)接；三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的手指驅(qū)動(dòng)分支在機(jī)座與動(dòng)平臺(tái)之間呈圓周均布，每個(gè)手指驅(qū)動(dòng)分支中的直線驅(qū)動(dòng)桿的一端通過(guò)萬(wàn)向副與機(jī)座聯(lián)接，其另一端通過(guò)萬(wàn)向副與手指連桿的一端聯(lián)接，該手指連桿中部通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接，該手指連桿的另一端為自由端。但該技術(shù)在手指間需另外設(shè)置動(dòng)平臺(tái)，增加了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，不利于手指運(yùn)動(dòng)范圍的擴(kuò)張；而且，該技術(shù)手指的抓取運(yùn)動(dòng)取決于動(dòng)平臺(tái)的位姿，是伴隨運(yùn)動(dòng)，很難獨(dú)立控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于抓取并聯(lián)結(jié)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍大，增加抓取能力，工作空間內(nèi)全局無(wú)奇異，整個(gè)機(jī)構(gòu)沒(méi)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)安置于運(yùn)動(dòng)部件上，實(shí)現(xiàn)指向半個(gè)球面的轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種基于抓取并聯(lián)結(jié)構(gòu)的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定機(jī)架、抓取并聯(lián)結(jié)構(gòu)和兩個(gè)三自由度平動(dòng)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)三自由度平動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱安裝在固定機(jī)架的兩側(cè)，所述抓取并聯(lián)結(jié)構(gòu)包括：

夾鉗，該夾鉗由兩個(gè)夾鉗連桿構(gòu)成，該兩個(gè)夾鉗連桿交叉設(shè)置且通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，該兩個(gè)夾鉗連桿以轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心進(jìn)行開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，

兩個(gè)三維平動(dòng)連桿，該三維平動(dòng)連桿與三自由度平動(dòng)結(jié)構(gòu)固定連接，該三自由度平動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)三維平動(dòng)連桿在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向的平移運(yùn)動(dòng)；