[發明專利]具有三維移動和一維轉動的三分支四自由度機器人

有效

• 申請號: 201810745478.5
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108544479B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 金振林;范琰琰;張金柱
• 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: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰;張冬花

本發明涉及一種具有三維移動和一維轉動的三分支四自由度機器人，包括基座、運動平臺以及三個并聯的運動分支，三個運動分支的第一端與基座轉動連接，第二端與運動平臺轉動連接，三個運動分支均包括分支底座、兩個相互平行的第一H形連桿、兩個相互平行的第二H形連桿、第一連接件、第二連接件和第一伸縮桿，其中一個運動分支還包括第二伸縮桿，第一H形連桿的第一端與分支底座第一端轉動連接，第一H形連桿的第二端與第二H形連桿的第一端轉動連接，第一伸縮桿兩端分別與分支底座的第二端和靠近分支底座第二端的第一H形連桿的中下部轉動連接，第二伸縮桿的兩端分別與靠近分支底座第一端的第一H形連桿和第二H形連桿的中上部轉動連接。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，涉及一種具有三維移動和一維轉動的三分支四自由度機器人。

背景技術

并聯機器人是近幾十年出現的新型機器人，這種機器人通常由基座、運動平臺和以并聯方式連接兩者的多條運動分支組成，其驅動部件可以安裝在基座上或基座附近，使它與串聯結構的機器人相比具有一些獨特的性能，如剛度大、對稱性好、結構緊湊和動力學性能好等。斯帝瓦特(Stewart)平臺是最典型的六自由度并聯機器人，這種機器人由運動平臺、基座和連接兩者的六條可伸縮運動分支組成，通過六個運動分支的伸縮運動使運動平臺實現任意位置與姿態的六維空間運動，該種機器人具有六個自由度。但是，現代生產中的許多實際操作機器人只需要具有部分自由度，這類并聯機器人相對六自由度并聯機器人稱為少自由度并聯機器人，如分別具有二、三、四和五自由度的并聯機器人。在少自由度并聯機器人中，具有三維移動和一維轉動的且具有實用性的四自由度并聯機器人并不多見。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種具有三維移動和一維轉動的三分支四自由度機器人，可以實現三維空間移動和繞一與水平面垂直的軸線轉動，具有結構簡單、精度高、承載能力強和工藝性好等特點，可應用于汽車、電子、核工業、航空航天等多個現代工業領域。

本發明是這樣實現的：

一種具有三維移動和一維轉動的三分支四自由度機器人，其包括基座、運動平臺、以及所述基座和運動平臺之間并聯的第一運動分支、第二運動分支和第三運動分支，所述第一運動分支、第二運動分支和第三運動分支的第一端分別通過第一轉動軸與所述基座轉動連接，第二端分別通過第一轉動軸與所述運動平臺轉動連接，所述第一運動分支、第二運動分支和第三運動分支均包括分支底座、兩個相互平行的第一H形連桿、兩個相互平行的第二H形連桿、第一連接件、第二連接件和第一伸縮桿，所述第一H形連桿的第一端通過第二轉動軸與所述分支底座的第一端轉動連接，所述第一H形連桿的第二端通過第二轉動軸和第二連接件與所述第二H形連桿的第一端轉動連接，所述第一連接件通過第二轉動軸與所述第二H形連桿的第二端轉動連接，所述第一連接件的底部通過第一轉動軸與所述運動平臺轉動連接，所述第一伸縮桿的兩端分別與所述分支底座的第二端和靠近所述分支底座第二端的第一H形連桿的中下部轉動連接，所述第一運動分支還包括第二伸縮桿，所述第二伸縮桿的兩端分別與靠近所述分支底座第一端的第一H形連桿的中上部和第二H形連桿的中上部轉動連接。

優選的，所述第一轉動軸為階梯軸，所述第一轉動軸的第一軸端設有軸肩，各所述第一轉動軸間相互平行。

優選的，所述第一轉動軸的第一軸端通過兩個角接觸軸承與所述基座轉動連接，所述第一轉動軸的第二軸端與所述分支底座的中部固定連接。

優選的，所述第一連接件的底部與所述第一轉動軸的第二軸端固定連接，所述第一轉動軸的第一軸端與所述運動平臺轉動連接。

優選的，所述第二轉動軸為光軸。

優選的，所述第一伸縮桿的兩端分別通過第二轉動軸與所述分支底座的第二端和靠近所述分支底座第二端的第一H形連桿的中下部轉動連接。

優選的，所述第一轉動軸與所述第二轉動軸相互垂直。