[發明專利]具有高剛度的三自由度機器人

有效

• 申請號: 202011254683.5
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112497211B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 于樹強;盧廣華;李麗琴
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種具有高剛度的三自由度機器人，包括機架，三個電機分別驅動的縱向、豎向、橫向的三個滑板，近架桿和遠架桿；縱向和豎向滑板分別以移動副與機架連接，橫向滑板以移動副與豎向滑板連接；三個滑板分別與縱向、豎向和橫向絲杠以螺旋副連接；近架桿的一端與橫向滑板以虎克鉸連接，另一端與遠架桿的一端以虎克鉸連接，遠架桿的另一端用于連接執行元件，遠架桿在空間內實現確定的三自由度運動，架桿與縱向滑板之間及遠架桿與縱向滑板之間均分別通過球副或虎克鉸連接兩個有互不平行的連桿，四個連桿均為僅受到拉壓的二力桿，本發明不但具有高的驅動剛度和精度，而且保證了整體結構的剛度，適用于重載高精度的工況。

技術領域

本發明涉及一種機器人，尤其涉及一種串聯機器人機構。

背景技術

現有的串聯機器人，由于自身剛度低的原因，只能適用于搬運、焊接等對于軌跡精度要求較低，負載較輕的工況。而并聯機器人雖然具備高剛度的優勢，但與串聯機器人相比，其又有靈活性差及工作空間小的缺點。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提出一種兩自由度機器人機構。本發明結構簡單，本發明與已有結構不同的是，可靈活地實現較大工作空間，并具有高的剛性，適用于重載及高精度的工況。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種具有高剛度的三自由度機器人，包括機架、縱向滑板、豎向滑板、橫向滑板、近架桿和遠架桿；所述機架安裝有縱向絲杠、豎向絲杠和橫向絲杠，所述縱向絲杠由縱向電機驅動，所述豎向絲杠由豎向電機驅動，所述橫向絲杠由橫向電機驅動；所述縱向滑板和豎向滑板分別以移動副與機架連接，所述橫向滑板以移動副與所述豎向滑板連接；所述縱向滑板、豎向滑板和橫向滑板分別與所述縱向絲杠、豎向絲杠和橫向絲杠以螺旋副連接；所述近架桿的一端與所述橫向滑板以虎克鉸連接；所述近架桿與所述縱向滑板之間連接有兩個互不平行的第一連桿，兩個第一連桿的兩端與所述近架桿、縱向滑板的連接方式為：兩端分別使用球副連接，或者一端使用球副連接，另一端使用虎克鉸鏈連接；所述遠架桿的一端與所述近架桿的另一端以虎克鉸連接；所述遠架桿與所述縱向滑板之間連接兩個有互不平行的第二連桿，兩個第二連桿的兩端與遠架桿、所述縱向滑板的連接方式為：兩端分別使用球副連接，或者一端使用球副連接，另一端使用虎克鉸鏈連接；所述遠架桿的另一端用于連接執行元件。

進一步講，本發明所述的具有高剛度的三自由度機器人，其中，所述縱向電機的固定法蘭和所述豎向電機的固定法蘭分別與所述機架緊固連接；所述橫向電機的固定法蘭與所述橫向滑板緊固連接；所述縱向電機、豎向電機和橫向電機各自的輸出軸分別與所述縱向絲杠、豎向絲杠和橫向絲杠固結。

本發明中，所述縱向絲杠、豎向絲杠和橫向絲杠分別驅動所述縱向滑板、豎向滑板和橫向滑板移動，從而使所述遠架桿在空間內實現確定的三維運動；與此同時，兩個第一連桿和兩個第二連桿均為僅受到拉壓的二力桿。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明可實現通過使用絲杠驅動該機器人機構，可使機構得到三自由度方向的高精度和高剛度的驅動，同時，四個連桿為僅受到拉壓的二力桿，提高了機構的整體結構剛度。

附圖說明

圖1為本發明具有高剛度的三自由度機器人的結構示意圖；

圖中：1-機架，2-縱向電機，3-豎向電機，4-橫向電機，5-縱向絲杠，6-豎向絲杠，7-橫向絲杠，8-縱向滑板，9-豎向滑板，10-橫向滑板，11-近架桿，12-遠架桿，13a-第一連桿、13b-第二連桿。3

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步的說明，但下述實施例絕非對本發明有任何限制。

如圖1所示，本發明提出的一種具有高剛度的三自由度機器人，包括機架1、縱向絲杠5、豎向絲杠6和橫向絲杠7、縱向滑板8、豎向滑板9、橫向滑板10、近架桿11和遠架桿12。