[發明專利]一種少關節過約束五自由度混聯機器人

有效

• 申請號: 201711104139.0
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107671845B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 趙永生;張東勝;趙春霖;許允斗;姚建濤;趙川
• 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

一種過約束少關節五自由度混聯機器人，其主要包括固定平臺、直立型立架、單轉動副轉動架、雙轉動副轉動架、動平臺、工作平臺、三條結構相同的支鏈和兩自由度調姿頭，其中固定平臺前方設有工作平臺，在固定平臺兩側分別設有對稱布置的直立型立架，在兩個直立型立架和動平臺之間設有三條支鏈，在動平臺下端設有兩自由度調姿頭；直立型立架、動平臺和三條支鏈構成了具有兩個轉動和一個移動的三自由度并聯機構。本發明結構簡單，提高了結構的整體剛度，降低了控制的難度，運動學分析簡單，動態響應好；兩自由度搖擺頭與動平臺的結合，增大了機床的工作空間，提高機床的靈敏度，有效地避免了由于零部件加工誤差和裝配誤差造成的誤差積累。

技術領域

本發明屬于工業機器人領域，特別涉及一種混聯機器人。

背景技術

在工業生產中，機器人作為不可或缺的一部分，已經在汽車工業，自動化生產線和航天航空等行業廣泛應用，機器人技術可以應用在曲面加工、搬運、噴涂、裝配等領域，具有良好的應用前景?；炻摍C器人綜合了并聯機構結構緊湊、剛度高和串聯結構靈活性好、工作空間大的特點，得到了廣泛的關注和研究，成為機器人研究領域的熱門。

基于2R1T并聯機構構造出的五自由度混聯機器人模塊化程度高、運動學模型簡單、動態響應好，具有很好的應用前景。但是目前Tricept五自由度混聯機器人結構復雜，分支數目多，存在加工制造成本高、裝配困難等缺點；公開號為CN105563461A的專利公開的一種(2T1R)(1T1R)五自由度解耦混聯機構五自由度混聯機器人，其支鏈構型復雜，關節數目較多，混聯機器人整體剛度難以保障。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模塊化程度高、構件數目少、剛度大、承載能力強、易于加工制造、便于標定的少關節過約束五自由度混聯機器人。

本發明由具有兩個轉動和一個移動的三自由度并聯機構和與之串接的具有兩自由度的調姿頭組成，其包括固定平臺、直立型立架、單轉動副轉動架、雙轉動副轉動架、動平臺、工作平臺、三條結構相同的支鏈和兩自由度調姿頭，其中固定平臺前方設有工作平臺，在固定平臺兩側分別設有對稱布置的直立型立架，在兩個直立型立架和動平臺之間設有三條支鏈，在動平臺下端設有兩自由度調姿頭；直立型立架、動平臺和三條支鏈構成了具有兩個轉動和一個移動的三自由度并聯機構；

所述三條結構相同的支鏈包括伺服電機、伺服電機座、聯軸器、鎖緊螺母、絲杠、軸承、軸承端蓋、絲杠螺母、連桿套筒、連桿、導軌、滑塊、滑塊端蓋；其中連桿套筒的一端的頂部設有伺服電機座，伺服電機設在伺服電機座上，在連桿套筒內，該伺服電機輸出端通過聯軸器與絲杠的一端連接，絲杠上設有固定在連桿一端的絲杠螺母，且絲杠的有效行程部分與絲杠螺母配合，該絲杠通過設在伺服電機座底部的軸承進行支撐，軸承內圈通過鎖緊螺母鎖緊，軸承端蓋設在伺服電機座內側位置，用于固定軸承外圈，第一和第二支鏈的連桿的另一端分別通過兩自由度的虎克鉸與動平臺連接，第三支鏈的連桿的另一端分別通過轉動副與動平臺連接，連桿兩側均設有相互平行的導軌，導軌上設有滑塊；上述連桿套筒另一端的下部的兩側設有一組對稱布置的滑塊端蓋，該滑塊端蓋固定在連桿套筒的端蓋安裝面上，上述滑塊固定在滑塊端蓋內側，滑塊可沿設在連桿兩側相互平行的導軌滑動，使連桿套筒和連桿構成移動副；上述連桿套筒另一端的端部設有防塵端蓋；

在兩個直立型立架的頂端和中部均設有與直立型支架固連的相對應的一組運動副支座，設在直立型立架頂端的一組運動副支座之間設有雙轉動副轉動架，設在兩直立型立架中部的一組運動副支座之間設有單轉動副轉動架，雙轉動副轉動架和單轉動副轉動架分別通過轉動副與運動副支座連接，第一支鏈和第二支鏈連桿套筒的一端分別穿過雙轉動副轉動架上的通孔，通過轉動副與雙轉動副轉動架連接，且轉動副軸線分別垂直相交于雙轉動副轉動架與運動副支座之間的轉動副軸線；第三支鏈連桿套筒的一端穿過單轉動副轉動架上的通孔，通過轉動副與單轉動副轉動架連接，且轉動副軸線垂直相交于單轉動副轉動架與運動副支座之間的轉動副軸線；