可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，包括固定架和動平臺，固定架上固接有五個驅(qū)動裝置，動平臺包括中心板和垂直地貫穿于中心板中心位置的搖桿，中心板與搖桿之間采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接，搖桿的上端固定有兩個球頭桿；固定架與中心板之間連接有三條第一支鏈，固定架與兩個球頭桿之間連接有兩條第二支鏈；中心板在三條第一支鏈的帶動下實現(xiàn)三維平動，搖桿在兩條第二支鏈帶動下通過虎克鉸實現(xiàn)相對于中心板的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，利用虎克鉸巧妙的實現(xiàn)了五自由度，降低了機構(gòu)復(fù)雜性，易實現(xiàn)高速高精度復(fù)雜抓取。
【專利說明】可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種機器人，特別是涉及一種機器人的具有空間五自由度的并聯(lián)機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)對空間六自由度并聯(lián)機構(gòu)的研究尚集中于機械加工或測量用途的機構(gòu)，而對于應(yīng)用于物料抓放的可實現(xiàn)高速運動的空間六自由度并聯(lián)機構(gòu)研究較少。
[0003]國際上有少數(shù)可應(yīng)用于物料抓放的空間六自由度并聯(lián)機構(gòu)。專利文獻US20110097184AI公開了一種可實現(xiàn)三維平動和三維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，包括固定架、動平臺、三自由度手腕以及對稱布置在所述固定架與動平臺之間的三條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；所述固定架上固接有驅(qū)動裝置；所述動平臺固接有下連接軸；每條支鏈包括近架桿和兩個平行的遠架桿以及驅(qū)動端、連接軸，所述近架桿一端與所述固定架上驅(qū)動端固接，另一端固接有上連接軸；所述兩個平行的遠架桿一端分別與所述上連接軸的兩端球鉸接，另一端分別與所述下連接軸球鉸接；所述三自由度手腕固接于所述動平臺；所述兩個平行的遠架桿之間固接有驅(qū)動端；所述連接軸一端與所述遠架桿之間驅(qū)動端固接，另一端與所述三自由度手腕輸入端固接。上述機構(gòu)的局限在于:三自由度手腕的驅(qū)動端固接于兩遠架桿之間，增大該機構(gòu)運動部件的質(zhì)量與慣量，影響上述機構(gòu)的動態(tài)性能，導致該機構(gòu)難以實現(xiàn)高速運動。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供一種可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，具有輕慣量、高功率密度的特點，可用于高速運動的五自由度并聯(lián)機械手。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，包括固定架和動平臺，所述固定架上固接有五個驅(qū)動裝置，所述動平臺包括中心板和垂直地貫穿于中心板中心位置的搖桿，所述中心板與所述搖桿之間采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接，所述搖桿的上端固定有兩個球頭桿；所述固定架與中心板之間連接有三條第一支鏈，所述固定架與所述兩個球頭桿之間連接有兩條第二支鏈；所述第一支鏈由近架桿、上連接軸、兩個相互平行且等長的第一遠架桿和下連接軸構(gòu)成；所述第二支鏈由近架桿、上連接球鉸鏈、第二遠架桿和下連接球鉸鏈構(gòu)成；所述第一支鏈中，所述近架桿的一端與所述固定架之間通過轉(zhuǎn)動副連接、并與一個驅(qū)動裝置的輸出端固接，所述近架桿的另一端與所述上連接軸固接，兩個第一遠架桿的一端分別與所述上連接軸球鉸接，兩個第一遠架桿的另一端分別與所述下連接軸球鉸接；每條第一支鏈中的上連接軸、兩個平行且等長的第一遠架桿和下連接軸構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)；所述第二支鏈中，所述近架桿的一端與所述固定架之間通過轉(zhuǎn)動副連接、并與一個驅(qū)動裝置的輸出端固接，所述近架桿的另一端通過所述上連接球鉸鏈與所述第二遠架桿的一端球鉸接，所述第二遠架桿的另一端通過所述下連接球鉸鏈與所述球頭桿球鉸接；所述中心板在三條第一支鏈的帶動下實現(xiàn)三維平動，從而帶動搖桿實現(xiàn)三維平動，所述搖桿由兩條第二支鏈的帶動下通過虎克鉸實現(xiàn)相對于所述中心板的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。
[0006]進一步講，所述虎克鉸包括虎克內(nèi)圈和虎克外圈，所述虎克內(nèi)圈與虎克外圈轉(zhuǎn)動連接，所述虎克內(nèi)圈與所述搖桿固接，所述虎克外圈與所述中心板轉(zhuǎn)動連接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0008]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，無需放大機構(gòu)，利用虎克鉸巧妙的實現(xiàn)了五自由度，降低了機構(gòu)復(fù)雜性，減少了運動部件質(zhì)量，提高了運動精度，易實現(xiàn)高速抓取，且滿足復(fù)雜抓放操作的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)的整體機構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本實用新型中動平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本實用新型中虎克鉸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1-驅(qū)動裝置，2-固定架，3-近架桿，4-上連接球鉸鏈，5-上連接軸，6-第二遠架桿，6a、6b-第一遠架桿，7-下連接球鉸鏈，8-下連接軸，9-動平臺，10-中心板，11-虎克內(nèi)圈，12-虎克外圈，13-搖桿。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細地描述。
[0014]如圖1所示，本實用新型一種可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，包括固定架2和動平臺9,所述固定架2上固接有五個驅(qū)動裝置I,如圖1和圖2所示,所述動平臺9包括中心板10和垂直地貫穿于中心板10中心位置的搖桿13，如圖3所示，所述中心板10與所述搖桿13之間采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接，所述虎克鉸包括虎克內(nèi)圈11和虎克外圈12，所述虎克內(nèi)圈11與虎克外圈12轉(zhuǎn)動連接，所述虎克內(nèi)圈11與所述搖桿13固接，所述虎克外圈12與所述中心板10轉(zhuǎn)動連接，所述搖桿13的上端固定有兩個球頭桿。
[0015]如圖1所示，所述固定架2與中心板10之間連接有三條第一支鏈，所述固定架2與所述兩個球頭桿之間連接有兩條第二支鏈；所述第一支鏈由近架桿3、上連接軸5、兩個相互平行且等長的第一遠架桿6a、6b和下連接軸8構(gòu)成；所述第二支鏈由近架桿3、上連接球鉸鏈4、第二遠架桿6和下連接球鉸鏈7構(gòu)成。所述第一支鏈中，所述近架桿3的一端與所述固定架2之間通過轉(zhuǎn)動副連接、并與一個驅(qū)動裝置I的輸出端固接，所述驅(qū)動裝置I為與其固接的近架桿3提供一個轉(zhuǎn)動自由度，所述近架桿3的另一端與所述上連接軸5固接，兩個第一遠架桿6a、6b的一端分別與所述上連接軸5球鉸接，兩個第一遠架桿6a、6b的另一端分別與所述下連接軸8球鉸接；每條第一支鏈中的上連接軸5、兩個平行且等長的第一遠架桿6a、6b和下連接軸8構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)；所述第二支鏈中，所述近架桿3的一端與所述固定架2之間通過轉(zhuǎn)動副連接、并與一個驅(qū)動裝置I的輸出端固接，所述近架桿3的另一端通過所述上連接球鉸鏈4與所述第二遠架桿的一端球鉸接，所述第二遠架桿的另一端通過所述下連接球鉸鏈7與所述球頭桿球鉸接。
[0016]如圖1和圖2所示，所述中心板10在三條第一支鏈的帶動下實現(xiàn)三維平動，從而帶動搖桿13實現(xiàn)三維平動，所述搖桿13由兩條第二支鏈的帶動下通過虎克鉸實現(xiàn)相對于所述中心板10的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿13既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。[0017]同時，在本實用新型的五自由度并聯(lián)機械手運動時，第二支鏈中的上連接球鉸鏈和下連接球鉸鏈只需一處提供繞第二遠架桿6的轉(zhuǎn)動即可，固用虎克鉸代替上連接球鉸鏈或下連接球鉸鏈時，所述搖桿13仍可由兩條第二支鏈帶動在虎克鉸的作用下實現(xiàn)相對于所述中心板10的二維轉(zhuǎn)動，進而機構(gòu)同樣可以實現(xiàn)三個平動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度。
[0018]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點在于:
[0019]本實用新型中的五條支鏈被分為二組，一組包括三條第一支鏈，另一組包括兩條第二支鏈，中心板10由三條第一支鏈帶動實現(xiàn)三維平動，從而帶動搖桿13實現(xiàn)三維平動；在兩條第二支鏈的帶動下，搖桿13通過虎克鉸實現(xiàn)相對中心板10的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿13既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。
[0020]本實用新型中，由虎克鉸代替上連接球鉸鏈4和下連接球鉸鏈7中的任一處，本實用新型同樣可以實現(xiàn)三個方向的平動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度。
[0021]本實用新型的五自由度并聯(lián)機械手避免了放大機構(gòu)，利用虎克鉸巧妙的實現(xiàn)了五自由度，其結(jié)構(gòu)緊湊，降低了機構(gòu)復(fù)雜性，減少了運動部件質(zhì)量，提高了運動精度，易實現(xiàn)高速抓取，且滿足復(fù)雜抓放操作的要求。
[0022]盡管上面結(jié)合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，包括固定架(2)和動平臺(9)，所述固定架(2)上固接有五個驅(qū)動裝置(I )，其特征在于， 所述動平臺(9 )包括中心板(10 )和垂直地貫穿于中心板(10 )中心位置的搖桿(13 )，所述中心板(10)與所述搖桿(13)之間采用虎克鉸轉(zhuǎn)動連接，所述搖桿(13)的上端固定有兩個球頭桿； 所述固定架(2)與中心板(10)之間連接有三條第一支鏈，所述固定架(2)與所述兩個球頭桿之間連接有兩條第二支鏈；所述第一支鏈由近架桿(3)、上連接軸(5)、兩個相互平行且等長的第一遠架桿(6a、6b)和下連接軸(8)構(gòu)成；所述第二支鏈由近架桿(3)、上連接球鉸鏈(4)、第二遠架桿(6)和下連接球鉸鏈(7)構(gòu)成； 所述第一支鏈中，所述近架桿(3)的一端與所述固定架(2)之間通過轉(zhuǎn)動副連接、并與一個驅(qū)動裝置(I)的輸出端固接，所述近架桿(3)的另一端與所述上連接軸(5)固接，兩個第一遠架桿(6a、6b)的一端分別與所述上連接軸(5)球鉸接，兩個第一遠架桿(6a、6b)的另一端分別與所述下連接軸(8)球鉸接；每條第一支鏈中的上連接軸(5)、兩個平行且等長的第一遠架桿(6a、6b)和下連接軸(8)構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)； 所述第二支鏈中，所述近架桿(3)的一端與所述固定架(2)之間通過轉(zhuǎn)動副連接、并與一個驅(qū)動裝置(I)的輸出端固接，所述近架桿(3 )的另一端通過所述上連接球鉸鏈(4 )與所述第二遠架桿的一端球鉸接，所述第二遠架桿的另一端通過所述下連接球鉸鏈(7)與所述球頭桿球鉸接； 所述中心板(10)在三條第一支鏈的帶動下實現(xiàn)三維平動，從而帶動搖桿(13)實現(xiàn)三維平動，所述搖桿(13)在兩條第二支鏈的帶動下通過虎克鉸的實現(xiàn)相對所述中心板(10)的二維轉(zhuǎn)動，從而使搖桿(13)既有三個平動自由度，又有兩個轉(zhuǎn)動自由度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可實現(xiàn)三維平動二維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于，所述虎克鉸包括虎克內(nèi)圈(11)和虎克外圈(12)，所述虎克內(nèi)圈(11)與虎克外圈(12)轉(zhuǎn)動連接，所述虎克內(nèi)圈(11)與所述搖桿(13)固接，所述虎克外圈(12)與所述中心板(10)轉(zhuǎn)動連接。
【文檔編號】B25J9/00GK203460171SQ201320452111
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】王攀峰, 趙學滿 申請人:天津大學