[發(fā)明專利]用于板塊拼接的2SPS+RRPRR機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710272441.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN107009354B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾令斌;陳超云;劉天華;錢海鵬;任安業(yè);劉天明;韓亮亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號(hào): B25J9/08
• 分類號(hào): B25J9/08
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 張倩楠;胡晶

本發(fā)明提供了一種用于板塊拼接的2SPS+RRPRR機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)，包括上平臺(tái)、下平臺(tái)、三支鏈，三支鏈的第一支鏈及第二支鏈為2SPS形式，第三支鏈為RRPRR形式，即由依次相連的第一旋轉(zhuǎn)副、第二旋轉(zhuǎn)副、第二平移副、第四旋轉(zhuǎn)副及第五旋轉(zhuǎn)副組成；上平臺(tái)及下平臺(tái)分別位于第一支鏈及第二支鏈的兩端，上平臺(tái)、下平臺(tái)上分別設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)連接的串聯(lián)機(jī)械臂，在所述上旋轉(zhuǎn)副、下旋轉(zhuǎn)副上，以及串聯(lián)機(jī)械臂的末端，分別設(shè)置有用于拾取板塊的末端工具。該機(jī)構(gòu)通過設(shè)置RRPRR支鏈，減小了機(jī)構(gòu)本身的包絡(luò)，更有利于空間操作的實(shí)施。再通過增加串聯(lián)機(jī)械臂，擴(kuò)大了機(jī)構(gòu)的工作空間，增強(qiáng)了機(jī)構(gòu)操控及監(jiān)視能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及串并聯(lián)機(jī)構(gòu)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于板塊拼接的2SPS+RRPRR機(jī)器人組裝機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

針對(duì)地面或空間任務(wù)中將大量板塊單元拼接為大面積-大跨度的平面、拋物面或其他目標(biāo)曲面的任務(wù)需求，當(dāng)前一般采用專用工裝、機(jī)械臂或多臂機(jī)器人實(shí)現(xiàn)板塊的拾取和定位調(diào)節(jié)。(1)采用專用工裝可以實(shí)現(xiàn)高精度、高剛度的定位調(diào)節(jié)，但需要隨拼接進(jìn)程不斷重復(fù)“移動(dòng)工裝-在新的拼接工位重新定位工裝”這一操作，或者將已組裝好整體結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行位姿調(diào)節(jié)以取代工裝的移動(dòng)，上述過程顯然會(huì)導(dǎo)致拼接效率低，重新定位工裝的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(2)采用特殊設(shè)計(jì)的機(jī)械臂或多臂機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體在不同拼接工位的移動(dòng)，但由于串聯(lián)機(jī)構(gòu)的精度、剛度較并聯(lián)機(jī)構(gòu)差，難以在輕量化設(shè)計(jì)的前提下同時(shí)滿足亞毫米級(jí)的高精度、高剛度拼接要求。(3)采用現(xiàn)有的多種多樣的并聯(lián)機(jī)構(gòu)(如steward平臺(tái)，delta機(jī)構(gòu)等)可以實(shí)現(xiàn)高精度、高剛度的定位調(diào)節(jié)，但存在如下弱點(diǎn)：一方面其動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)小難以滿足大面積板塊結(jié)構(gòu)(直徑大于3米)的拾取、移動(dòng)和定位操作，另一方面也不具備在不同板塊之間移動(dòng)行走的功能。

現(xiàn)有的一種用于板塊拼接的七自由度一三支鏈并聯(lián)對(duì)稱機(jī)構(gòu)(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01510626821.0)，雖然有集移動(dòng)-定位功能于一體的，可實(shí)現(xiàn)高精度-高剛度-高效率板塊拼接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但該機(jī)構(gòu)存在著機(jī)構(gòu)本身包絡(luò)較大，機(jī)器人工作空間較小的缺點(diǎn)。因此，不能滿足地面或空間任務(wù)中將大量的板塊單元拼接為大面積-大跨度的平面、拋物面或其他目標(biāo)曲面的任務(wù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于板塊拼接的2SPS+RRPRR機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有的板塊拼接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)所存在的收攏包絡(luò)大，靈巧操作空間小等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于板塊拼接的2SPS+RRPRR機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)，包括上平臺(tái)、下平臺(tái)、連接所述上平臺(tái)及下平臺(tái)的三支鏈，

所述三支鏈包括第一支鏈、第二支鏈及第三支鏈，第三支鏈的兩端分別與并聯(lián)的第一支鏈及第二支鏈的兩端相連，其中，第一支鏈由依次相連的第一球副、平移副、第二球副組成，第二支鏈的結(jié)構(gòu)與第一支鏈相同，第三支鏈由依次相連的第一旋轉(zhuǎn)副、第二旋轉(zhuǎn)副、第二平移副、第四旋轉(zhuǎn)副及第五旋轉(zhuǎn)副組成，其中，第一球副、第二球副結(jié)構(gòu)相同，第一旋轉(zhuǎn)副、第二旋轉(zhuǎn)副、第四旋轉(zhuǎn)副及第五旋轉(zhuǎn)副結(jié)構(gòu)相同；

所述上平臺(tái)及下平臺(tái)分別位于第一支鏈及第二支鏈的兩端，所述上平臺(tái)及下平臺(tái)關(guān)于所述三支鏈的中心截面鏡像對(duì)稱，所述上平臺(tái)的中心法線方向上設(shè)有上旋轉(zhuǎn)副，所述下平臺(tái)的中心法線方向上設(shè)有下旋轉(zhuǎn)副；

其中，所述上平臺(tái)、下平臺(tái)上分別設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)連接的串聯(lián)機(jī)械臂，在所述上旋轉(zhuǎn)副、下旋轉(zhuǎn)副上，以及串聯(lián)機(jī)械臂的末端，分別設(shè)置有用于拾取板塊、解鎖釋放、檢查監(jiān)視的末端工具。

較佳地，所述串聯(lián)機(jī)械臂由依次相連的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三平移副和末端工具組成，并通過所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與所述上平臺(tái)或下平臺(tái)連接。

較佳地，所述平移副與直線電機(jī)相連，由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述第一旋轉(zhuǎn)副、第五旋轉(zhuǎn)副、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、上旋轉(zhuǎn)副、下旋轉(zhuǎn)副分別與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

較佳地，所述第一支鏈、第二支鏈關(guān)于上旋轉(zhuǎn)副軸線與下旋轉(zhuǎn)副軸線構(gòu)成的平面鏡像對(duì)稱。