專利名稱：線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械手，特別是涉及一種線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手。
背景技術(shù)：
抓放式機(jī)器人機(jī)構(gòu)用來多次準(zhǔn)確地重復(fù)一些如從某位置抓取一物體，移到另一位置后將其釋放這類簡單操作?，F(xiàn)有的抓放式機(jī)器人主要應(yīng)用于電子、包裝等輕工行業(yè)，承載能力較低。這類機(jī)器人性能通常要求動(dòng)平臺(tái)能在一個(gè)運(yùn)動(dòng)平面中以較高速度做二自由度移動(dòng)而不改變平臺(tái)的姿態(tài)。在某些情況下還要求機(jī)構(gòu)整體在與動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)平面正交的方向以較大速度直線運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，動(dòng)平臺(tái)要求有較高的定位精度與重復(fù)定位精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供兩種線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，該兩種機(jī)械手均能夠以較大速度實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)在不同范圍內(nèi)的二維移動(dòng)，同時(shí)可保持動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)不變，具有較大承載能力，較高定位精度與重復(fù)定位精度。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的一個(gè)技術(shù)方案是一種線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，包括一個(gè)機(jī)座和一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，在所述機(jī)座兩側(cè)分別設(shè)有與所述動(dòng)平臺(tái)連接的運(yùn)動(dòng)鏈；所述機(jī)座兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈關(guān)于軸對(duì)稱，每個(gè)所述運(yùn)動(dòng)鏈包括兩個(gè)并聯(lián)等長的連桿，兩個(gè)所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)形成相互鉸接的平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述連接件與直線電機(jī)連接，所述直線電機(jī)安裝在所述機(jī)座上；所述機(jī)座上通過兩個(gè)共軸銷連接一個(gè)套筒，所述套筒內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿與所述套筒通過滑移副連接，所述導(dǎo)向桿的下部通過鉸鏈與所述動(dòng)平臺(tái)連接，所述導(dǎo)向桿位于兩個(gè)所述平行四邊形機(jī)構(gòu)之間，且其軸線與兩個(gè)所述平行四邊形機(jī)構(gòu)共面。所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別通過球鉸鏈連接。所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別通過平面鉸鏈連接。所述機(jī)座連接在其傳動(dòng)裝置上。所述套筒內(nèi)設(shè)有鍵槽，所述導(dǎo)向桿上設(shè)有與所述鍵槽適配的鍵。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的另一個(gè)技術(shù)方案是一種線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，包括一個(gè)機(jī)座和一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，在所述機(jī)座兩側(cè)分別設(shè)有與所述動(dòng)平臺(tái)連接的運(yùn)動(dòng)鏈；所述機(jī)座一側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈包括兩個(gè)并聯(lián)等長的連桿，所述兩個(gè)連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)形成相互鉸接的平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述機(jī)座另一側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈包括一個(gè)連桿，所述一個(gè)連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別鉸接，所述連接件與直線電機(jī)連接，所述直線電機(jī)安裝在所述機(jī)座上，所有連桿等長；所述機(jī)座上通過兩個(gè)共軸銷連接一個(gè)套筒，所述套筒內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿與所述套筒通過滑移副連接，所述導(dǎo)向桿的下部通過鉸鏈與所述動(dòng)平臺(tái)連接，所述導(dǎo)向桿位于所述機(jī)座兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈之間，且其軸線與所述機(jī)座兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈共面。
所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別通過球鉸鏈連接。所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別通過平面鉸鏈連接。所述機(jī)座連接在其傳動(dòng)裝置上。所述套筒內(nèi)設(shè)有鍵槽，所述導(dǎo)向桿上設(shè)有與所述鍵槽適配的鍵。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1)動(dòng)平臺(tái)可相對(duì)于機(jī)座在一包含機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；2)當(dāng)兩個(gè)直線電機(jī)以不同規(guī)律做直線滑移時(shí)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)在不同范圍內(nèi)的二維移動(dòng)，同時(shí)保持動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)不變；3)利用直線電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件，有利于機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、速度加速度大、定位精度和重復(fù)定位精度高的運(yùn)動(dòng)。4)運(yùn)動(dòng)鏈采取平行四邊形機(jī)構(gòu)的形式有利于提高機(jī)構(gòu)的整體剛度；5)通過將機(jī)座安裝在其傳動(dòng)裝置上來實(shí)現(xiàn)機(jī)座在與動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)平面正交的方向上的運(yùn)動(dòng)。總之，本發(fā)明是由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的抓放式高速平面并聯(lián)機(jī)械手，能夠?qū)崿F(xiàn)較高承載能力下的高速抓取動(dòng)作，并保證機(jī)械手具有運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、定位精度與重復(fù)定位精度高的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的主視圖，此時(shí)機(jī)構(gòu)在中間位置；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為本發(fā)明的三維視圖；圖如和圖4b為本發(fā)明實(shí)施例一的兩個(gè)主視圖，機(jī)構(gòu)分別位于相對(duì)的兩側(cè)位置；圖5為本發(fā)明安裝在一個(gè)橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的三維視圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例二的主視圖。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下請(qǐng)參閱圖1 圖5，一種線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，包括一個(gè)機(jī)座1，兩個(gè)直線電機(jī)2和兩個(gè)連接于直線電機(jī)2與動(dòng)平臺(tái)11之間的運(yùn)動(dòng)鏈5，導(dǎo)向桿17，套筒14，動(dòng)平臺(tái) 11。圖1中虛線18表示一個(gè)通過導(dǎo)向桿、與機(jī)構(gòu)垂直的平面，圖1至圖5中的機(jī)構(gòu)關(guān)于該平面對(duì)稱。機(jī)構(gòu)以直線電機(jī)2為驅(qū)動(dòng)部件，直線電機(jī)2沿固定導(dǎo)軌直線移動(dòng)。所述的套筒 14通過其外壁上的兩個(gè)共軸銷13與所述機(jī)座1連接；所述的導(dǎo)向桿17通過套筒14安裝在所述機(jī)座1上，且其下部與所述動(dòng)平臺(tái)11通過平面鉸鏈12連接。所述動(dòng)平臺(tái)11可專門設(shè)計(jì)以安裝一系列附件10，如手爪、傳感器或工具等。每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈5都包括一對(duì)等長的連桿6、7。顯見，運(yùn)動(dòng)鏈5中的連桿6、7與連接件 16、動(dòng)平臺(tái)11構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。連桿一端通過平面鉸鏈3、4與連接件16鉸接，另一端通過平面鉸鏈8、9與動(dòng)平臺(tái)鉸接，當(dāng)考慮到機(jī)構(gòu)的零部件加工或裝配過程中可能產(chǎn)生的誤差累計(jì)，平面鉸鏈3、4、8、9可用球鉸鏈替代。所述直線電機(jī)2的導(dǎo)軌與機(jī)座1固定連接，當(dāng)直線電機(jī)2驅(qū)動(dòng)其內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)， 可使運(yùn)動(dòng)鏈5沿電機(jī)導(dǎo)軌方向滑移；而運(yùn)動(dòng)鏈5內(nèi)的平行四邊形機(jī)構(gòu)與連接件16與動(dòng)平臺(tái)11的鉸接方式，又可使其相對(duì)于機(jī)座1和動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述套筒14的內(nèi)徑略大于所述導(dǎo)向桿17的外徑，且其內(nèi)壁設(shè)置有鍵槽；所述導(dǎo)向桿17的上半部軸向設(shè)置有鍵15，可使其與內(nèi)壁設(shè)置有鍵槽的所述套筒14構(gòu)成滑移副。所述導(dǎo)向桿17位于兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)之間，且其軸線與平行四邊形機(jī)構(gòu)共面。導(dǎo)向桿17 的上述安裝位置與安裝方式使之既可相對(duì)套筒14沿軸向移動(dòng)，又可隨套筒14相對(duì)于機(jī)座 1轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)平臺(tái)11相對(duì)機(jī)座1的運(yùn)動(dòng)可通過兩個(gè)直線電機(jī)2的直線滑移實(shí)現(xiàn)。如圖1中箭頭19所示，直線電機(jī)2從相同位置以相同規(guī)律做直線滑移可使動(dòng)平臺(tái)11接近或遠(yuǎn)離機(jī)座1 ；如圖如和圖4b所示，一個(gè)直線電機(jī)相對(duì)于另一直線電機(jī)滯后滑移可使動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于機(jī)座側(cè)向移動(dòng)。因此，動(dòng)平臺(tái)11可以在一個(gè)通過機(jī)座1和動(dòng)平臺(tái)11的假想平面(即平行四邊形機(jī)構(gòu)平面)內(nèi)實(shí)現(xiàn)2自由度運(yùn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)通過兩個(gè)直線電機(jī)滑移實(shí)現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)鏈5 直接影響著機(jī)構(gòu)的靜態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)剛度，特別是上述運(yùn)動(dòng)平面的剛度。線性驅(qū)動(dòng)二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以進(jìn)一步設(shè)置成在動(dòng)平臺(tái)11運(yùn)動(dòng)平面的正交方向可動(dòng)，這可通過將機(jī)座1安裝到一個(gè)傳動(dòng)裝置上來實(shí)現(xiàn)，如一個(gè)單自由度線性傳動(dòng)裝置23 來實(shí)現(xiàn)。線性傳動(dòng)裝置23包括絲杠20，馬達(dá)21和支撐架22。絲杠20由馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并與機(jī)座1上的螺母相配合。因此，絲杠20的轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)機(jī)座1及機(jī)構(gòu)整體沿箭頭所示方向移動(dòng)。機(jī)構(gòu)也可以用其他傳動(dòng)裝置來帶動(dòng)，例如，可以由一個(gè)帶傳動(dòng)裝置帶動(dòng)。圖6所示機(jī)構(gòu)為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。大部分構(gòu)建特征與圖1至圖5所述的機(jī)構(gòu)相同，因此具有共同特征的部件參考圖1至圖5，圖6所示機(jī)構(gòu)與圖1至圖5的不同之處在于，在所述機(jī)座兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈中，有一運(yùn)動(dòng)鏈具有與上述機(jī)構(gòu)相同的支鏈5，而在另一側(cè)具有一個(gè)簡化的運(yùn)動(dòng)鏈24。運(yùn)動(dòng)鏈M包括一個(gè)與固連在直線電機(jī)2上的連接件16通過鉸鏈3相連，與動(dòng)平臺(tái)11通過鉸鏈8相連的連桿6。運(yùn)動(dòng)鏈5可保持動(dòng)平臺(tái)11相對(duì)于機(jī)座1 的姿態(tài)，而運(yùn)動(dòng)鏈M能使來自直線電機(jī)2的動(dòng)力作用于動(dòng)平臺(tái)11。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，包括一個(gè)機(jī)座和一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于，在所述機(jī)座兩側(cè)分別設(shè)有與所述動(dòng)平臺(tái)連接的運(yùn)動(dòng)鏈；所述機(jī)座兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈關(guān)于機(jī)構(gòu)中間平面對(duì)稱，每個(gè)所述運(yùn)動(dòng)鏈包括兩個(gè)并聯(lián)等長的連桿，兩個(gè)所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)形成相互鉸接的平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述連接件與直線電機(jī)連接，所述直線電機(jī)安裝在所述機(jī)座上；所述機(jī)座上通過兩個(gè)共軸銷連接一個(gè)套筒，所述套筒內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿與所述套筒通過滑移副連接，所述導(dǎo)向桿的下部通過鉸鏈與所述動(dòng)平臺(tái)連接，所述導(dǎo)向桿位于兩個(gè)所述平行四邊形機(jī)構(gòu)之間，且其軸線與兩個(gè)所述平行四邊形機(jī)構(gòu)共面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別通過球鉸鏈連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別通過平面鉸鏈連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)座連接在其傳動(dòng)裝置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述套筒內(nèi)設(shè)有鍵槽，所述導(dǎo)向桿上設(shè)有與所述鍵槽適配的鍵。
6.一種線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，包括一個(gè)機(jī)座和一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于，在所述機(jī)座兩側(cè)分別設(shè)有與所述動(dòng)平臺(tái)連接的運(yùn)動(dòng)鏈；所述機(jī)座一側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈包括兩個(gè)并聯(lián)等長的連桿，所述兩個(gè)連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)形成相互鉸接的平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述機(jī)座另一側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈包括一個(gè)連桿，所述一個(gè)連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別鉸接，所述連接件與直線電機(jī)連接，所述直線電機(jī)安裝在所述機(jī)座上，所有連桿等長；所述機(jī)座上通過兩個(gè)共軸銷連接一個(gè)套筒，所述套筒內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿與所述套筒通過滑移副連接，所述導(dǎo)向桿的下部通過鉸鏈與所述動(dòng)平臺(tái)連接，所述導(dǎo)向桿位于所述機(jī)座兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈之間，且其軸線與所述機(jī)座兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)鏈共面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別通過球鉸鏈連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述連桿與其端部的連接件和所述動(dòng)平臺(tái)分別通過平面鉸鏈連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)座連接在其傳動(dòng)裝置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述套筒內(nèi)設(shè)有鍵槽，所述導(dǎo)向桿上設(shè)有與所述鍵槽適配的鍵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線性驅(qū)動(dòng)高速平面并聯(lián)機(jī)械手，包括一個(gè)機(jī)座和一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，在機(jī)座兩側(cè)分別設(shè)有與動(dòng)平臺(tái)連接的運(yùn)動(dòng)鏈；運(yùn)動(dòng)鏈由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直線電機(jī)安裝在機(jī)座上；機(jī)座上通過兩個(gè)共軸銷連接一個(gè)套筒，套筒內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿與套筒通過滑移副連接，導(dǎo)向桿的下部通過鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)連接，導(dǎo)向桿位于兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)之間，且其軸線與兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)共面。本發(fā)明能夠以較大速度實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)在不同范圍內(nèi)的二維移動(dòng)，同時(shí)可保持動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)不變，具有較大承載能力，定位精度與重復(fù)定位精度高。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102152300SQ20111004665
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者劉聰, 孫濤, 宋軼民, 董罡, 連賓賓 申請(qǐng)人:天津大學(xué)