CN101642907A - 二自由度平动并联机器人机构 - Google Patents

二自由度平动并联机器人机构 Download PDF

Info

Publication number
CN101642907A
CN101642907A CN200910306595A CN200910306595A CN101642907A CN 101642907 A CN101642907 A CN 101642907A CN 200910306595 A CN200910306595 A CN 200910306595A CN 200910306595 A CN200910306595 A CN 200910306595A CN 101642907 A CN101642907 A CN 101642907A
Authority
CN
China
Prior art keywords
branched chain
active branched
robot mechanism
degrees
moving platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200910306595A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101642907B (zh
Inventor
李志斌
楼云江
陈铁牛
叶玮渊
董旭明
汤滢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Polytechnic
Original Assignee
Shenzhen Polytechnic
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Polytechnic filed Critical Shenzhen Polytechnic
Priority to CN2009103065952A priority Critical patent/CN101642907B/zh
Publication of CN101642907A publication Critical patent/CN101642907A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101642907B publication Critical patent/CN101642907B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明提供一种二自由度平动并联机器人机构，其包括基座、动平台及分别连接所述基座与所述动平台的支链；所述支链包括第一主动支链、第二主动支链和第三被动支链；所述第二主动支链的活动平面与所述第一主动支链的活动平面为同一平面或两平面相互平行，所述第三被动支链的活动平面相交于所述第一主动支链的活动平面。有益效果是：采用第三被动支链连接基座与动平台，提高动平台姿态保持度，同时亦使本机器人机构实现更高的运行精度；因采用第三被动支链，从而第一主动支链和第二主动支链结构相同、设计简单，运动学和动力学特性对称；第一主动支链和第二主动支链分别以第一主动臂和第二主动臂作为动力输入，进一步提高本机器人机构运行的速度。

Description

二自由度平动并联机器人机构
【技术领域】
本发明涉及工业机器人技术领域，特别是一种二自由度平动并联机器人机构。
【背景技术】
少自由度并联机器人是指自由度数为2、3、4或5的并联机器人，其适用于自由度的要求少于6个的工业场合。相较于6自由度并联机器人，少自由度并联机器人具有结构简单、成本低廉和控制容易等特点，因此其具有很好的应用前景，是当前国际上的研究热点。
通常情况下，在轻工、食品、药品的包装以及电子封装行业里，要完成在空间内的抓放操作(Pick-and-Place)时需要4个自由度，即三个平动自由度和一个转动自由度。但在某些简单应用场合，仅仅需要在平面内的二维平动，实现平面内一点至另一点的高速抓放，这就要求一种能实现二维平动的高速操作手。这类装置通常要求动平台能在一个运动平面中以较高速度做二自由度移动而不改变动平台的姿态。
要实现两自由度的平动，一方法是在平面内垂直的布置两串联的移动副，其中一移动副的直线驱动装置装配在另一移动副形成的运动平台上，这种串联结构增加了运动平台的质量，限制了末端运动的速度和加速度，很难进行高速操作。另一方法是采用并联机构实现平面内的两自由度平动，从而将驱动装置都装配在定平台上，杆件用轻质材料做成，以减少运动平台的惯量，从而可以进行高速运动，如现有专利CN2511447Y、CN1355087A、CN1589191A、CN201275760Y的设计思路，整个机器人由基座、两条支链、动平台组成，两个转动副驱动装置安装在基座上，通过转动副的旋转带动支链运动从而实现动平台的运动，但是这种结构仍然存在着动平台姿态保持度低的问题。支链设计复杂，装配要求高，两条主动支链运动学动力学不对称的特点。
【发明内容】
为了解决现有的技术问题，本发明提供一种二自由度平动并联机器人机构，其采用第三从动支链约束动平台的转动，从而进一步提高动平台的姿态保护持度。
本发明解决现有的技术问题，提供一种二自由度平动并联机器人机构，其包括基座、动平台及分别连接所述基座与所述动平台的支链；所述支链包括第一主动支链、第二主动支链和第三被动支链；所述第二主动支链的活动平面与所述第一主动支链的活动平面为同一平面或两平面相互平行，所述第三被动支链的活动平面相交于所述第一主动支链的活动平面。
本发明更进一步的改进是：
所述第三被动支链约束所述动平台的转动。
本机器人机构包括驱动机构，所述驱动机构与所述第一主动支链、所述第二主动支链相连。
所述第一主动支链包括第一主动臂和第一从动臂，所述基座、所述第一主动臂、所述第一从动臂和所述动平台依次经转动副相连，所述各转动副的轴心线相互平行。
所述第二主动支链包括第二主动臂和第二从动臂，所述基座、所述第二主动臂、所述第二从动臂和所述动平台依次经转动副相连，所述各转动副的轴心线相互平行。
在所述基座上设置一导杆；所述第三被动支链包括具有四连杆的第一平行四边形机构，所述第一平行四边形机构的一连杆与所述导杆经移动副相连，与该连杆相对的一连杆与所述动平台经转动副相连。
所述四连杆经四球关节依次首尾相连。
所述第三被动支链包括第三从动臂和具有四连杆的第二平行四边形机构；所述基座、所述第三从动臂、所述第二平行四边形机构和所述动平台依次经转动副相连。
所述四连杆经四转动副或球关节依次首尾相连。
在所述动平台上设置手抓或吸盘。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：采用第三被动支链连接基座与动平台，提高动平台姿态保持度的同时，亦使本机器人机构实现更高的运行精度；因采用了第三被动支链，从而第一主动支链和第二主动支链结构相同、设计简单，运动学和动力学特性具有对称性；第一主动支链和第二主动支链分别以第一主动臂和第二主动臂的转动作为动力的输入，进一步提高了本机器人机构运行的速度。
【附图说明】
图1为本二自由度平动并联机器人机构一实施例的结构示意图；
图2为本机器人机构另一实施列的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，一种二自由度平动并联机器人机构，其包括基座4、动平台5及分别连接所述基座4与所述动平台5的支链(该支链包括第一主动支链1、第二主动支链2和第三被动支链3)；基座4起固定与支撑的作用，即其它部件都直接或间接安装在基座4上；支链起连接与调节的作用，即支链连接着动平台5与基座4，所以动平台5经支链间接固定在基座4上，同时，支链的运动状态发生变化时，与其相连的动平台5位置随着变化，所以本发明机器人机构采用调节支链的状态来实现动平台5的快速移动；动平台5为各种具体的工具提供安装座，例如在其上安装用于抓放的吸盘或手抓；在本发明中所述支链包括第一主动支链1、第二主动支链2和第三被动支链3，第一主动支链1和第二主动支链2均有动力输入，第三被动支链3无动力输入，其是在第一主动支链1与第二主动支链2状态发生变化时跟随移动，第一主动支链1、第二主动支链2和第三被动支链3与动平台5的连接点使动平台5保持姿态的同时按规则移动；所述第二主动支链2的活动平面与所述第一主动支链1的活动平面为同一平面，此时，动平台5由第一主动支链1和第二主动支链2的带动在该平面内按规则移动；另外，所述第二主动支链2的活动平面与所述第一主动支链1的活动平面也可以相互平行，那么动平台5的活动平面亦与第一主动支链1的活动平面平行。本发明的所述第三被动支链3的活动平面相交于所述第一主动支链1的活动平面，这样动平台5的三支撑点所在平面与其运动平面相交，从而实现了其姿态保持高的特性。由于第三被动支链3约束了动平台5的转动，所以本机器人机构中的动平台5不会发生转动事件，从而影响其状态精度。
本机器人机构包括驱动机构(未图示出)，所述驱动机构与所述第一主动支链、所述第二主动支链相连，即驱动机构与第一主动支链1的第一主动臂11相连，亦与第二主动支链21的第二主动臂21相连。例如：所述驱动机构为两电机，一电机的输出轴经传动机构与第一主动臂11相连，控制该第一主动臂11的角位移，同理，另一电机的输出轴亦经传动机构与第二主动臂21相连，控制该第二主动臂21的角位移，实现第一主动支链1和第二主动支链2的主动移动。
在本机器人机构中，所述第一主动支链1包括第一主动臂11和第一从动臂12，所述基座4、所述第一主动臂11、所述第一从动臂12和所述动平台5依次经转动副相连，所述各转动副的轴心线相互平行。所述第二主动支链2包括第二主动臂21和第二从动臂22，所述基座4、所述第二主动臂21、所述第二从动臂22和所述动平台5依次经转动副相连，所述各转动副的轴心线相互平行。根据各个转动副的连接，当第一主动臂11和第二主动臂21的位移确定时，动平台的坐标即确定，实现动平台5的精确定位。
在图1中，在所述基座4上设置一导杆41，该导杆41固定在基座4上，且该导杆41的延伸方向与第一主动支链1的活动平面相交；所述第三被动支链3包括具有四连杆的第一平行四边形机构311，所述第一平行四边形机构311的一连杆与所述导杆经移动副相连，与该连杆相对的一连杆与所述动平台5经转动副相连。第一平行四边形机构311的四连杆经四球关节依次首尾相连，该四连杆不仅能形成平面的形变，再加上移动副所具有的移动空间，从而使第三被动支链3根据基座4与动平台5的坐标，变形随动，对动平台5起转动约束作用。
在图2中，所述第三被动支链3包括第三从动臂321和具有四连杆的第二平行四边形机构322；所述基座4、所述第三从动臂321、所述第二平行四边形机构322和所述动平台5依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行。所述四连杆经四转动副依次首尾相连，其只能产生平面形变；所述四连杆经也可以经四球关节依次首尾相连。该四连杆中的一连杆经转动副与第三从动臂321相连，与其相对的另一连杆经转动副与动平台5相连。
本发明采用第三被动支链连接基座与动平台，提高动平台姿态保持度的同时，亦使本机器人机构实现更高的运行精度；因采用了第三被动支链，从而第一主动支链和第二主动支链结构相同、设计简单，运动学和动力学特性具有对称性；第一主动支链和第二主动支链分别以第一主动臂和第二主动臂的转动作为动力的输入，进一步提高了本机器人机构运行的速度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二自由度平动并联机器人机构，其包括基座、动平台及分别连接所述基座与所述动平台的支链；其特征在于：所述支链包括第一主动支链、第二主动支链和第三被动支链；所述第二主动支链的活动平面与所述第一主动支链的活动平面为同一平面或两平面相互平行，所述第三被动支链的活动平面相交于所述第一主动支链的活动平面。
2.根据权利要求1所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：所述第三被动支链约束所述动平台的转动。
3.根据权利要求2所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：本机器人机构包括驱动机构，所述驱动机构与所述第一主动支链、所述第二主动支链相连
4.根据权利要求3所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：所述第一主动支链包括第一主动臂和第一从动臂，所述基座、所述第一主动臂、所述第一从动臂和所述动平台依次经转动副相连，所述各转动副的轴心线相互平行。
5.根据权利要求4所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：所述第二主动支链包括第二主动臂和第二从动臂，所述基座、所述第二主动臂、所述第二从动臂和所述动平台依次经转动副相连，所述各转动副的轴心线相互平行。
6.根据权利要求5所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：在所述基座上设置一导杆；所述第三被动支链包括具有四连杆的第一平行四边形机构，所述第一平行四边形机构的一连杆与所述导杆经移动副相连，与该连杆相对的一连杆与所述动平台经转动副相连。
7.根据权利要求6所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：所述四连杆经四球关节依次首尾相连。
8.根据权利要求5所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：所述第三被动支链包括第三从动臂和具有四连杆的第二平行四边形机构；所述基座、所述第三从动臂、所述第二平行四边形机构和所述动平台依次经转动副相连。
9.根据权利要求8所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：所述四连杆经四转动副或球关节依次首尾相连。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的二自由度平动并联机器人机构，其特征在于：在所述动平台上设置手抓或吸盘。
CN2009103065952A 2009-09-04 2009-09-04 二自由度平动并联机器人机构 Expired - Fee Related CN101642907B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009103065952A CN101642907B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 二自由度平动并联机器人机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009103065952A CN101642907B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 二自由度平动并联机器人机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101642907A true CN101642907A (zh) 2010-02-10
CN101642907B CN101642907B (zh) 2011-05-25

Family

ID=41655042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009103065952A Expired - Fee Related CN101642907B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 二自由度平动并联机器人机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101642907B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101863022A (zh) * 2010-06-04 2010-10-20 清华大学 一种平面极坐标两自由度并联机构
CN101973030A (zh) * 2010-09-25 2011-02-16 天津大学 可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构
CN102029613A (zh) * 2010-12-24 2011-04-27 四川大学 一种二自由度球关节
CN102601784A (zh) * 2012-03-28 2012-07-25 广西大学 一种含rrr闭环子链的并联机构
CN103112000A (zh) * 2013-03-18 2013-05-22 万新光学集团有限公司 一种用于高速搬运作业的二自由度平动并联机器人机构
CN103273481A (zh) * 2013-06-18 2013-09-04 辰星（天津）自动化设备有限公司 一种具有二自由度平动的并联机构
CN104354154A (zh) * 2014-09-19 2015-02-18 深圳职业技术学院 三平动并联机器人机构
CN107838910A (zh) * 2017-12-08 2018-03-27 山东科技大学 一种二自由度高速搬运移位机构
CN111451900A (zh) * 2020-04-08 2020-07-28 中国一冶集团有限公司 多功能角磨机支架
CN111775045A (zh) * 2020-06-05 2020-10-16 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种角磨机切割架
CN115383730A (zh) * 2022-10-28 2022-11-25 辰星（天津）自动化设备有限公司 并联机器人

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4651589A (en) * 1983-03-08 1987-03-24 Societe Bauduin Becart S.A. Polyarticulated retractile mechanism
CH672089A5 (zh) * 1985-12-16 1989-10-31 Sogeva Sa
CN1155458C (zh) * 2001-12-31 2004-06-30 天津大学 仅含转动副的二自由度平动并联机器人机构
CN100395086C (zh) * 2006-07-31 2008-06-18 华南理工大学 一种二维平动两自由度平面并联的机器人机构
CN100413656C (zh) * 2006-10-13 2008-08-27 燕山大学 空间非对称两自由度转动并联机构

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101863022A (zh) * 2010-06-04 2010-10-20 清华大学 一种平面极坐标两自由度并联机构
CN101973030A (zh) * 2010-09-25 2011-02-16 天津大学 可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构
CN101973030B (zh) * 2010-09-25 2012-05-16 天津大学 可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构
CN102029613A (zh) * 2010-12-24 2011-04-27 四川大学 一种二自由度球关节
CN102601784A (zh) * 2012-03-28 2012-07-25 广西大学 一种含rrr闭环子链的并联机构
CN103112000A (zh) * 2013-03-18 2013-05-22 万新光学集团有限公司 一种用于高速搬运作业的二自由度平动并联机器人机构
CN103273481A (zh) * 2013-06-18 2013-09-04 辰星（天津）自动化设备有限公司 一种具有二自由度平动的并联机构
CN103273481B (zh) * 2013-06-18 2015-09-30 辰星（天津）自动化设备有限公司 一种具有二自由度平动的并联机构
CN104354154A (zh) * 2014-09-19 2015-02-18 深圳职业技术学院 三平动并联机器人机构
CN107838910A (zh) * 2017-12-08 2018-03-27 山东科技大学 一种二自由度高速搬运移位机构
CN107838910B (zh) * 2017-12-08 2024-03-26 山东科技大学 一种二自由度高速搬运移位机构
CN111451900A (zh) * 2020-04-08 2020-07-28 中国一冶集团有限公司 多功能角磨机支架
CN111775045A (zh) * 2020-06-05 2020-10-16 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种角磨机切割架
CN115383730A (zh) * 2022-10-28 2022-11-25 辰星（天津）自动化设备有限公司 并联机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN101642907B (zh) 2011-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101642907B (zh) 二自由度平动并联机器人机构
CN201808063U (zh) 六自由度并联机器人装置
CN104320016B (zh) 基于粘滑惯性的串联式三自由度压电精密驱动平台
CN103707292B (zh) 基于xyz直角坐标关节和姿态腕的6自由度工业机器人
CN103072132B (zh) 结构完全对称的三自由度移动解耦并联机器人机构
CN101659059B (zh) 三平动一转动并联机器人机构
CN101698300B (zh) 大工作空间并联机器人机构
CN108656087A (zh) 一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构
CN102626870B (zh) 一种具有单自由度铰链的三自由度并联主轴头
CN108818502B (zh) 具有球面转动自由度的两移动一转动的并联机构
CN105006255B (zh) 一种三自由度微定位工作台
CN102941572A (zh) 一种仅含低副的空间三平动并联机构
CN105082111A (zh) 一种完全解耦两移动三转动并联机器人机构
CN102922515A (zh) 一种可实现运动解耦的两转动一移动并联机构
CN102303313B (zh) 一种非对称完全各向同性三自由度空间并联机器人机构
CN109514596B (zh) 一种双十字铰三自由度并联关节机构
CN205702834U (zh) 一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人
CN105904441A (zh) 一种两移动两转动四自由度全对称并联机构
CN103659793B (zh) 单支链含闭环的平移驱动三平动并联机构
CN204966059U (zh) 一种三自由度微定位工作台
CN103302510B (zh) 含有两个可浮动交错转轴的并联机构
CN203557381U (zh) 一种三自由度并联机构
CN104690724A (zh) 一种三自由度搬运机器人
CN202075293U (zh) 一种数控机床高速驱动及防护测试试验台
CN107471201B (zh) 一种相对自由度为三的结构冗余并联机器人机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110525

Termination date: 20200904

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee