[發明專利]一種可實現SCARA運動的四自由度高速并聯機器人

有效

• 申請號: 201710379339.0
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107225559B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 劉辛軍;孟齊志;謝福貴;喬飛;韓剛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種可實現SCARA運動的四自由度高速并聯機器人，其特征在于，包括：定平臺(1)、安裝執行器的動平臺部件(8)以及第一支鏈(I)、第二支鏈(II)、第三支鏈(III)、第四支鏈(IV)，四條所述支鏈相對定平臺(1)呈圓周對稱布置，該四條支鏈分別連接于定平臺(1)和動平臺部件(8)之間，并與所述定平臺(1)和動平臺部件(8)構成空間閉環機構；其中，四條支鏈的一端分別與定平臺(1)緊固，四條支鏈的一另端分別與動平臺部件(8)通過轉動副配合；

所述動平臺部件(8)包括：上動平臺(8-1)和下動平臺(8-2)，執行器(8-3)，以及兩個固定轉動件(8-4、8-7)和兩個連接轉動件(8-5、8-6)；所述上動平臺(8-1)包括兩個支臂，在上動平臺(8-1)兩支臂的匯交點設有中心軸；所述下動平臺(8-2)包括兩個支臂，在下動平臺(8-2)兩支臂的匯交點設有中心孔；其中，第一固定轉動件(8-4)、第二固定轉動件(8-7)分別與下動平臺(8-2)的第一、第二支臂末端緊固，上動平臺(8-1)的中心軸和下動平臺(8-2)的中心孔通過轉動副配合，上動平臺(8-1)中心軸末端與執行器(8-3)緊固，第一連接轉動件(8-5)、第二連接轉動件(8-6)分別與上動平臺(8-1)的第一、第二支臂末端通過轉動副配合；所述第一固定轉動件(8-4)、第一連接轉動件(8-5)、第二連接轉動件(8-6)和第二固定轉動件(8-7)分別與四條支鏈的另一端通過轉動副配合。

2.根據權利要求1所述的四自由度高速并聯機器人，其特征在于，四條所述支鏈結構相同，均包括：驅動電機(2)、減速器(3)、驅動大臂前端(4)、驅動大臂(5)、驅動大臂末端(6)、平行四邊形部件(7)以及運動副；其中，驅動電機(2)的輸出軸與減速器(3)的輸入軸配合以傳遞扭矩與轉速，驅動大臂前端(4)與驅動大臂(5)一端緊固，驅動大臂(5)另一端與驅動大臂末端(6)緊固；所述運動副有3個：一個是連接于驅動大臂前端(4)和減速器(3)輸出軸之間的轉動副R，一個是連接于驅動大臂末端(6)和平行四邊形部件(7)一端之間的轉動副R，一個是連接于平行四邊形部件(7)另一端與動平臺部件(8)之間的轉動副R；所述減速器(3)與定平臺(1)緊固。

3.如權利要求2所述的四自由度高速并聯機器人，其特征在于，所述平行四邊形部件(7)，包括：兩個小臂短桿和兩個小臂長桿，其中，第一小臂短桿(7-1-a)兩端分別與第一小臂長桿(7-1-c)、第二小臂長桿(7-1-d)的上端通過轉動副配合，第一小臂長桿(7-1-c)、第二小臂長桿(7-1-d)的下端分別與第二小臂短桿(7-1-b)的兩端通過轉動副配合。

4.如權利要求2所述的四自由度高速并聯機器人，其特征在于，所述平行四邊形部件(7)包括：兩個小臂短桿、兩個小臂橫桿和兩個小臂長桿，兩個所述小臂橫桿為抗扭彈性桿，裝配時為預拉伸狀態；其中，第一小臂短桿(7-2-a)兩端分別與第一小臂長桿(7-2-c)、第二小臂長桿(7-2-d)的上端通過球面配合，第一小臂長桿(7-2-c)、第二小臂長桿(7-2-d)的下端分別與第二小臂短桿(7-2-b)兩端通過球面配合，第一小臂橫桿(7-2-e)兩端分別與第一小臂長桿(7-2-c)、第二小臂長桿(7-2-d)的中上端通過轉動副配合，第一小臂長桿(7-2-c)、第二小臂長桿(7-2-d)的中下端分別與第二小臂橫桿(7-2-f)的兩端通過轉動副配合。

5.如權利要求1所述的四自由度高速并聯機器人，其特征在于，所述動平臺部件(8)還包括增速器模塊(8-8)，該增速器模塊由密封外殼和位于外殼內的行星輪系結構組成；其中，密封外殼頂部與下動平臺(8-2)緊固，行星輪系結構的輸入軸與上動平臺(8-1)緊固，行星輪系結構的輸出軸與執行器(8-3)緊固。