專利名稱：一種新型三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明隸屬于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，涉及一種三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)構(gòu)是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上分支相連，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)由于具有剛度重量比大、承載能力強(qiáng)、誤差累積小、動(dòng)態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于眾多技術(shù)領(lǐng)域。
迄今，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究方面少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。相對(duì)于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)有其特有的性質(zhì)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)、制造及控制成本相對(duì)較低。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，如輕工、醫(yī)藥、食品和電子行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，加工制造業(yè)、自動(dòng)化裝配，PCB(印刷線路板)的貼片機(jī)構(gòu)等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)平面三自由度的并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)平面內(nèi)的二維移動(dòng)及繞垂直于運(yùn)動(dòng)平面的任意轉(zhuǎn)軸的一維轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明機(jī)構(gòu)包括一個(gè)基座(1)和一個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(5)，以及聯(lián)接于二者之間的兩組平面連桿機(jī)構(gòu)。兩組連桿機(jī)構(gòu)分別為平面5R機(jī)構(gòu)及平面4桿機(jī)構(gòu)，兩組機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平面相互平行，在空間內(nèi)交疊布置；平面5R機(jī)構(gòu)由主動(dòng)桿件(2，8)和從動(dòng)桿件(3，7)組成，平面4桿機(jī)構(gòu)由主動(dòng)桿(6)和從動(dòng)桿(4)組成。基座上安裝有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置(可為伺服電機(jī))，分別與平面5R機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿件(2，8)及平面4桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿件(6)相連，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與兩組連桿機(jī)構(gòu)的從動(dòng)桿件(3，4)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸接，三個(gè)主動(dòng)桿件的擺動(dòng)共同驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。
本發(fā)明機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)新穎緊湊，可實(shí)現(xiàn)大范圍的運(yùn)動(dòng)空間，由于機(jī)構(gòu)內(nèi)均為轉(zhuǎn)動(dòng)副，可在此基礎(chǔ)上通過(guò)增強(qiáng)桿件剛度及閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)高速高精度的三自由度運(yùn)動(dòng)控制。


圖1本發(fā)明實(shí)施例1機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖2圖1所示機(jī)構(gòu)CAD模型。
圖3本發(fā)明實(shí)施例2機(jī)構(gòu)CAD模型。
圖中1.基座，2.主動(dòng)桿(5R-1)，3.從動(dòng)桿(5R-1)，4.從動(dòng)桿(4桿)，5.運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，6.主動(dòng)桿(4桿)，7.從動(dòng)桿(5R-2)，8.主動(dòng)桿(5R-2)，9.滾動(dòng)花鍵，10.花鍵軸，11.機(jī)架。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。
實(shí)施例1圖1為本發(fā)明中三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第一個(gè)實(shí)施例機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。該機(jī)構(gòu)包括基座(1)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(5)和分別固連于二者之間的兩組平面連桿機(jī)構(gòu)組成，其三維模型如圖2所示。兩組平面連桿機(jī)構(gòu)分別為平面5R機(jī)構(gòu)和平面4桿機(jī)構(gòu)，兩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平面在空間內(nèi)平行且相互交疊布置，有效的減少的機(jī)構(gòu)桿件之間的干涉，很好的增大了機(jī)構(gòu)的工作空間，且平面5R機(jī)構(gòu)采用雙層平面共同驅(qū)動(dòng)，使機(jī)構(gòu)受力均衡的同時(shí)也增強(qiáng)了系統(tǒng)和剛度。平面5R機(jī)構(gòu)由基座(1)、兩組主動(dòng)桿(2，8)及從動(dòng)桿(3，7)共同構(gòu)成，平面4桿機(jī)構(gòu)則由基座(1)、主動(dòng)桿(6)、從動(dòng)桿(4)及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(5)構(gòu)成；兩平面連桿機(jī)構(gòu)主動(dòng)桿件(2，6，8)在三個(gè)鉸點(diǎn)處分別與機(jī)構(gòu)基座相連，其從動(dòng)桿件(3，4)則分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(5)鉸接，共同驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
在這一實(shí)施例中，機(jī)構(gòu)依靠與基座固連的三個(gè)主動(dòng)桿件的擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在機(jī)構(gòu)平面內(nèi)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置可為伺服電機(jī)，該機(jī)構(gòu)由兩組連桿機(jī)構(gòu)以并聯(lián)方式共同驅(qū)動(dòng)，機(jī)構(gòu)緊湊，易實(shí)現(xiàn)高速高精度運(yùn)動(dòng)控制，及較大工作空間。
實(shí)施例2圖3為本發(fā)明中三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第二個(gè)實(shí)施例機(jī)構(gòu)CAD模型。該機(jī)構(gòu)包括基座(1)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(5)和分別固連于二者之間的兩組平面連桿機(jī)構(gòu)組成。兩組平面連桿機(jī)構(gòu)分別為平面5R機(jī)構(gòu)和平面4桿機(jī)構(gòu)，兩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平面在空間內(nèi)平行且相互交疊布置。基座(1)固連于一垂直于機(jī)構(gòu)平面的直線驅(qū)動(dòng)裝置(可為直線運(yùn)動(dòng)模塊或絲杠螺母副等)，兩組平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成方式與實(shí)施例1中相同，且其同樣通過(guò)兩組從動(dòng)桿件(3，4)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)鉸接，控制平臺(tái)在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。平面5R機(jī)構(gòu)的兩個(gè)主動(dòng)桿件(2，8)連接于基座(1)直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)導(dǎo)向花鍵軸，其在導(dǎo)向的同時(shí)亦可通過(guò)電機(jī)控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而控制主動(dòng)桿件(2，8)的擺動(dòng)4桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)桿件(6)于基座(1)相連，并通過(guò)電機(jī)控制其擺動(dòng)，通過(guò)機(jī)構(gòu)主動(dòng)桿件的擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。
在這一實(shí)施例中，機(jī)構(gòu)通過(guò)控制導(dǎo)向花鍵軸的轉(zhuǎn)動(dòng)控制5R機(jī)構(gòu)主動(dòng)桿件(2，8)的擺動(dòng)，通過(guò)電機(jī)控制4桿機(jī)構(gòu)主動(dòng)桿件(6)，進(jìn)而控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在平面內(nèi)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，同時(shí)，基座可沿垂直于機(jī)構(gòu)平面的軸線移動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)三移一轉(zhuǎn)的混聯(lián)四自由度驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包含基座(1)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(5)，以及聯(lián)接于二者之間的兩組平面連桿機(jī)構(gòu)；兩組連桿機(jī)構(gòu)分別為平面5R機(jī)構(gòu)和平面4桿機(jī)構(gòu)，且兩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平面在空間內(nèi)交疊平行布置，5R機(jī)構(gòu)由主動(dòng)桿件(2，8)和從動(dòng)桿件(3，7)組成，4桿機(jī)構(gòu)由主動(dòng)桿(6)和從動(dòng)桿(4)組成；平面5R機(jī)構(gòu)及4桿機(jī)構(gòu)分別通過(guò)其從動(dòng)桿件(3，4)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，并共同完成對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于平面5R機(jī)構(gòu)從動(dòng)桿(3)延長(zhǎng)線與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(5)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸接；4桿機(jī)構(gòu)從動(dòng)桿(4)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(5)另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副鉸接；兩組連桿機(jī)構(gòu)在空間內(nèi)交疊布置，且機(jī)構(gòu)平面相互平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)由與基座相連的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，也可為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于基座的三個(gè)平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)自由度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，在垂直于機(jī)構(gòu)平面的軸線上增加一移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)四自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，它涉及一種工業(yè)機(jī)器人。該機(jī)構(gòu)由基座和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，以及聯(lián)接于二者之間的兩組平面連桿機(jī)構(gòu)組成。所述連桿機(jī)構(gòu)分別為平面5R機(jī)構(gòu)和平面4桿機(jī)構(gòu)，且兩機(jī)構(gòu)在平面內(nèi)交錯(cuò)布置，機(jī)構(gòu)平面相互平行；其中平面5R機(jī)構(gòu)主動(dòng)桿與基座相連，從動(dòng)桿與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，平面4桿機(jī)構(gòu)主動(dòng)桿與基座相連，從動(dòng)桿與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連。機(jī)構(gòu)在平面內(nèi)的三個(gè)自由度由兩組連桿機(jī)構(gòu)共同控制，平面5R機(jī)構(gòu)控制平臺(tái)在平面內(nèi)的平動(dòng)，而平臺(tái)的姿態(tài)由4桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)B25J9/00GK101020316SQ20071007307
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者李兵, 于洪健, 胡穎, 楊曉鈞, 趙建國(guó) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院