[發明專利]三自由度高剛度機器人

有效

• 申請號: 202011254700.5
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112497200B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李麗琴;盧廣華;于樹強
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/02
• 分類號: B25J9/02;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

本發明公開了一種三自由度高剛度機器人，包括機架、三個絲杠、三個滑板、近架桿、遠架桿和四個連桿，三個絲杠分別由三個電機驅動，可沿縱向移動的兩個X向滑板和可沿豎向移動的Z向滑板分別以移動副與機架連接；三個滑板分別與三個絲杠以螺旋副連接；近架桿的一端與Z向滑板以虎克鉸連接，遠架桿的一端與近架桿的另一端以虎克鉸連接，遠架桿的另一端用于連接執行元件。近架桿與兩個X向滑板之間連接有兩個互不平行的連桿，遠架桿與兩個X向滑板之間連接有另外兩個互不平行的連桿。四個連桿的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。本發明結構簡單，可靈活地實現較大工作空間，剛性高，適用于重載及高精度的工況。

技術領域

本發明涉及機器人領域，特別涉及串聯機器人機構。

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

本發明根據公知技術中存在的問題，提出一種三自由度高剛度機器人。本發明結構簡單，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，本發明提出的一種三自由度高剛度機器人，包括機架，所述機架安裝有三個絲杠，三個絲杠和分別用于驅動三個絲杠的三個電機，三個絲杠分別記為X向第一絲杠、X向第二絲杠和Z向絲杠；該機器人還包括X向第一滑板、X向第二滑板、Z向滑板、近架桿、遠架桿和四個連桿，所述四個連桿分別記為第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿；所述X向第一滑板、X向第二滑板、Z向滑板分別以移動副與機架連接；所述X向第一滑板、X向第二滑板、Z向滑板分別與所述X向第一絲杠、X向第二絲杠、Z向絲杠以螺旋副連接；所述近架桿的一端與所述Z向滑板以虎克鉸連接；所述第一連桿連接在所述近架桿與所述X向第一滑板之間，所述第二連桿連接在所述近架桿與X向第二滑板之間，所述第一連桿與所述第二連桿互不平行；所述遠架桿的一端與所述近架桿的另一端以虎克鉸連接；所述第三連桿連接在所述遠架桿與所述X向第一滑板之間，所述第四連桿連接在所述遠架桿與X向第二滑板之間，所述第三連桿和第四連桿互不平行；所述遠架桿的另一端用于連接執行元件；四個連桿的兩端與相連件的連接方式為：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。

進一步講，本發明所述的三自由度高剛度機器人，其中，所述三個電機的固定法蘭均與所述機架緊固連接；所述三個電機的輸出軸分別與所述X向第一絲杠、X向第二絲杠、Z向絲杠固結。

三個電機分別驅動三個絲杠，三個絲杠進而驅動所述X向第一滑板、X向第二滑板和Z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，四個連桿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為本發明的三自由度高剛度機器人的結構示意圖；

圖中：1-機架，21-第一電機，22-第二電機，23-第三電機，3-X向第一絲杠，4-X向第二絲杠，5-Z向絲杠，6-X向第一滑板，7-X向第二滑板，8-Z向滑板，9-近架桿，10-遠架桿，11a-第一連桿，11b-第二連桿，12a-第三連桿，12b-第四連桿。

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，本發明提出的一種三自由度高剛度機器人，包括機架1、三個絲杠、三個電機、三個滑板、四個連桿、一個近架桿9和一個遠架桿10。