[發明專利]具有連續轉動能力的四自由度高速并聯機器人

有效

• 申請號: 202010856512.3
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111975753B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 汪從哲;梁志芳;張毅
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 陳棟梁

本發明請求保護一種具有連續轉動能力的四自由度高速并聯機器人，其包括：定平臺、動平臺以及布置在所述定平臺與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；在所述定平臺上對稱布置有四個驅動裝置；所述第一支鏈和第三支鏈結構相同，所述第二支鏈和第四支鏈結構相同；所述動平臺包括叉形架、第一搖桿、第二搖桿、曲柄A、連桿A、曲柄B、連桿B、曲柄C、連桿C、曲柄D、連桿D、圓柱齒輪A、圓柱齒輪B、圓柱齒輪C、圓柱齒輪D及中心圓柱齒輪。本發明采用四組對稱布置的搖桿曲柄機構，通過錯開排列各組搖桿機構的死點以及定軸輪系的傳動，可以實現末端執行器在正轉或反轉方向上的無限轉動。

技術領域

本發明屬于并聯機器人設計領域，特別是涉及一種具有連續轉動能力的四自由度高速并聯機器人。

背景技術

具有三維平動和一維轉動自由度的并聯機器人可滿足操作對象的空間搬運操作，因此被廣泛應用于食品醫藥、現代物流、電子信息等領域的自動化生產線上。在該領域內，最先實現應用的并聯機器人是Clavel提出的Delta機構。但單純的Delta機構只具有空間平動的三個自由度，不能實現轉動自由度。為此，Pierrot等提出了具有鉸接動平臺的H4、I4和Par4等類型的四自由度并聯機器人。其中，Par4型并聯機器人的鉸接動平臺為一平行四邊形，通過增速機構將平行四邊形兩對邊的相對運動轉換為末端執行器的轉動。由于Par4的整個動平臺是通過轉動副鉸接而成的，使得Par4能實現高速的拾取操作，因此Par4也實現了產業應用，其商品型號為Adept Quattro機械手。類似地，利用平行四邊形鉸接動平臺，專利ZL201110149529.6提出了另一種可實現三維平動和一維轉動自由度的并聯機器人。專利201710056591.8與201910851728.8提出的四自由度并聯機器人則是利用滑塊搖桿機構與錐齒輪實現一維轉動。以上提出的四自由度并聯機器人雖然都能實現一維轉動，但轉動的范圍有限。因為受制于動平臺之間的干涉，或轉化機構的奇異點，雖然可以利用增速機構擴大轉動范圍，但仍然存在轉動范圍的界限，不能實現正轉或反轉方向上的無限轉動。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題，提出了一種具有連續轉動能力的四自由度高速并聯機器人。本發明的技術方案如下：

一種具有連續轉動能力的四自由度高速并聯機器人，其特征在于，包括：

定平臺、動平臺以及布置在所述定平臺與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；在所述定平臺上對稱布置有四個驅動裝置；所述第一支鏈和第三支鏈結構相同，均包括驅動臂A、上連接桿A、左連桿A、右連桿A、菱形鏈和下連接桿A；所述驅動臂A的一端與所述定平臺通過轉動副連接，該轉動副為主動驅動副，并通過其中一個驅動裝置進行驅動；所述驅動臂A的另一端與所述上連接桿A固接；所述上連接桿A包括左、右兩個球接頭；所述左連桿A和右連桿A結構相同，均包括上端與下端兩個鉸接孔；所述左連桿A和右連桿A的上端鉸接孔與所述上連接桿A的左、右兩個球接頭分別連接；所述菱形鏈的其中兩個鉸接點分別與所述左連桿A、右連桿A的上段通過轉動副連接；所述下連接桿A包括左、右兩個球接頭以及一個豎直方向的圓孔；所述下連接桿A的左、右兩個球接頭分別與所述左連桿A和右連桿A的下端鉸接孔連接；所述第二支鏈和第四支鏈結構相同，均包括驅動臂B、上連接桿B、左連桿B、右連桿B；所述驅動臂B的一端與所述定平臺通過轉動副連接，該轉動副為主動驅動副，并通過其中一個驅動裝置進行驅動；所述驅動臂B的另一端與所述上連接桿B固接；所述上連接桿B包括左、右兩個球接頭；所述左連桿B和右連桿B結構相同，均包括上端與下端兩個鉸接孔；所述左連桿B和右連桿B的上端鉸接孔與所述上連接桿B的左、右兩個球接頭分別連接。