CN102069495A

CN102069495A - 并联机器人

Info

Publication number: CN102069495A
Application number: CN2009103102330A
Authority: CN
Inventors: 张国庆; 赵智明; 周炯
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Maanshan Hagong Special Robot Co ltd
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2029-11-23
Also published as: CN102069495B; US8418579B2; US20110120254A1

Abstract

一种并联机器人，包括支架、可动平台、连接于支架与可动平台之间的平移支链及转动支链，以及固定于支架上的第一动力装置及第二动力装置，第一动力装置驱动平移支链，第二动力装置驱动转动支链，第一动力装置包括主动轮，平移支链包括第一传动件及传动绳，第一传动件包括扇形传动部，传动绳的中部缠绕在该主动轮上，且其余部分缠绕在扇形传动部的弧形边缘上，使主动轮通过传动绳带动第一传动件转动。上述并联机器人通过缠绕于第一动力装置的主动轮和平移支链的第一传动件的扇形传动部的传动绳来实现减速传动，省去了齿轮等结构复杂的装置，结构简单，且生产成本较低。

Description

并联机器人

技术领域

本发明涉及一种并联机器人。

背景技术

在机器人中常会采用并联机器人以实现多方位的快速运动，且并联机器人相对于串联机构具有刚度大、结构稳定、承载能力强、精度高等优点，扩大了机器人的应用领域。

一种并联机器人，包括支架、可动平台以及连接于支架与可动平台之间的三条主动支链及一条转动支链。主动支链包括与支架固定连接的驱动装置、与可动平台铰接的第一连杆及铰接于驱动装置及第一连杆之间的第二连杆。驱动装置包括伺服电机及减速器，通过减速器来改变来调节主动支链中的第一连杆的转动速度。但是因为减速器的成本较高，所以此种并联机器人的整体制作成本较高。此外，减速器结构较为复杂，不便于维修。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种结构简单且成本较低的并联机器人。

一种并联机器人，包括支架、可动平台、连接于支架与可动平台之间的平移支链及转动支链，以及固定于支架上的第一动力装置及第二动力装置，第一动力装置驱动平移支链，第二动力装置驱动转动支链，第一动力装置包括主动轮，平移支链包括第一传动件及传动绳，第一传动件包括扇形传动部，传动绳的中部缠绕在该主动轮上，且其余部分缠绕在扇形传动部的弧形边缘上，使主动轮通过传动绳带动第一传动件转动。

上述并联机器人通过缠绕于第一动力装置的主动轮和平移支链的第一传动件的扇形传动部的传动绳来实现减速传动，省去了齿轮等结构复杂的装置，结构简单，且生产成本较低。此外，并联机器人的平移支链的平移角度通常在一定范围内，因此通过将第一传动件的扇形传动部的扇形角度根据平移角度来设置，而无需采用圆形齿轮，节省了空间，减少了转动惯量，使该并联机器人的结构简单且具有较高的传动精度。

附图说明

图1是本发明实施例的并联机器人的立体组合图。

图2是图1所示并联机器人的局部立体分解示意图。

图3是图1所示并联机器人的第二传动件的立体分解示意图。

图4是图2所示并联机器人IV处的放大示意图。

图5是图1所示并联机器人的平移支链的局部立体分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施方式对本发明提供的并联机器人作进一步详细说明。

请参阅图1，本发明实施例提供的并联机器人100包括一个支架10、一个可动平台20、连接于支架10与可动平台20之间的三个平移支链40及一个转动支链60，以及固定于支架10上的三个第一动力装置30及一个第二动力装置50。

支架10基本呈圆形，自支架10的边缘沿朝向其中心部的方向开设有三个安装口11，该三个安装口11等间距地形成于支架10的台面上。支架10对应于每个安装口11下方设有一个连接部13，每个连接部13中安装有支撑轴承131。支架10的中心还贯通开设有安装孔15。当然，支架10也可以为三角形等其他形状。

请同时参阅图2和图4，可动平台20大致呈圆柱形，其周缘上凸出形成有三个连接部21，每个连接部21上开设有连接孔211。

该三个第一动力装置30分别安装于支架10上方靠近三个安装口11处，以提供三个平移支链40的动力。第一动力装置30包括马达31及与马达31固定连接的主动轮33。

每个平移支链40包括一个第一传动件41、一个第二传动件43、多根传动绳45及两个固定组件47。该第二传动件43与该第一传动件41可转动连接。该多根传动绳45的中部缠绕在第一动力装置30的主动轮33上，且其余部分缠绕在第一传动件41上。两个固定组件47将传动绳45的两端固定在第一传动件41上。

第一传动件41包括扇形传动部411、传动杆413及转轴415。扇形传动部411的弧形边缘形成有多个相互平行的导向槽4112。导向槽4112沿扇形传动部411的周向延伸。传动杆413自扇形的圆心远离扇形传动部411延伸形成，其远离扇形传动部411的一端开设有连接孔4131。转轴415基本垂直穿过传动杆413。扇形传动部411的扇形角度根据并联机器人100所需要的平移角度设置。

请同时参阅图3至图5，第二传动件43为四连杆结构，包括第一连杆431、第二连杆432及连接于第一连杆431和第二连杆432的第一枢转组件433、第二枢转组件434、第三枢转组件435、第四枢转组件436及加强杆437。四个枢转组件433、434、435、436均包括转动连接的第一转动件4331和第二转动件4333。第一、第二枢转组件433、434通过第一转动件4331分别连接于第一连杆431的两端，第三、第四枢转组件435、436通过第一转动件4331分别连接于第二连杆432的两端。加强杆437可以增加第一连杆431和第二连杆432的连接强度及整个四连杆结构稳定性。本实施例中，第一、第二、第三、第四枢转组件433、434、435、436为球铰链结构。

传动绳45的中部缠绕于第一动力装置30的主动轮33上，位于主动轮33两侧的部分分别缠绕于第一传动件41的扇形传动部411的两个相邻的导向槽4112内，且两端分别固定于第一传动件41的扇形传动部411的两侧。每根传动绳45自第一传动件41的一个导向槽4112绕入，于第一动力装置30的主动轮33上环绕后，自另一相邻导向槽4112绕出。传动绳45缠绕在第一动力装置30的主动轮33的圈数为n。第一传动件41的扇形传动部的相邻两个导向槽4112之间的间距等于传动绳45的直径与n值的乘积，且导向槽4112始末端的高度差等于传动件41的直径与传动比的乘积。在本实施例中，n值取2。传动绳45可采用韧性高、弹性小的材质制成，在本实施例中，传动绳45为钢丝绳。

固定组件47包括定位件471、紧固件473及弹性件475。定位件471通过螺钉(图未标)与扇形传动部411固定连接，两个定位件471分别固定于扇形传动部411两侧。紧固件473包括固定块4731和穿过定位件471与固定块4731螺合的螺钉4733。传动绳45的两端分别固定于两个固定块4731中，螺钉4733具有头部4735。弹性件475由多个碟形弹片叠加而成，套设于螺钉4733上，并分别与螺钉4733的头部4735及定位件471相抵。该弹性件475可提供一弹性拉力于传动绳45，使传动绳45在传动过程中不松懈。另外，该弹性件475可调整传动绳45相对于第一动力装置30的主动轮33的作用力，使每根传动绳45的作用力基本均等。

第二动力装置50安装于支架10的安装孔15中，以提供转动支链60的动力。第二动力装置50包括马达51、与马达51连接的主动齿轮(图未示)及与主动齿轮啮合的传动齿轮53。传动齿轮53与转动支链60活动连接，从而驱动转动支链60转动。

转动支链60包括转动连杆61及套设于转动连杆61上的轴承63。转动连杆61与可动平台20活动连接。轴承63与传动齿轮53活动连接。

请同时参阅图1至图5，组装该并联机器人100时，第一动力装置30及第二动力装置50固定于支架10上。平移支链40的第一传动件41的转轴415的两端分别收容于支架10的支撑轴承131内，以实现转动连接。第一传动件41的扇形传动部411自支架10的安装口11处伸出，传动绳45缠绕第一动力装置的主动轮33后，其位于主动轮33两侧的部分分别缠绕于轮壳扇形传动部411的两个相邻的导向槽4112内，且两端分别固定于第一传动件41的扇形传动部411的两侧。第二传动件43通过第二、第四枢转组件434、436的第二转动件4333穿过第一传动件41的连接孔4131与第一传动件41转动连接。第一、第三枢转组件433、435的第二转动件4343穿过可动平台20的连接部21的连接孔211与可动平台20转动连接。转动支链60的转动连杆61的一端穿过支架10的安装孔15与支架10转动连接，轴承63与第二动力装置50的传动齿轮53固定连接。

工作时，平移支链40的第一传动件41在第一动力装置30的驱动下绕支架10的连接部13转动，并带动第二传动件43实现平移、转动等运动，从而实现平移支链40的相对支架10于空间内移动，并带动可动平台20相对支架10于空间内作三维移动。转动支链60在第二动力装置50的驱动下相对支架10转动，并带动可动平台20内部转动。从而实现可动平台20相对支架10的平移及可动平台20内部的转动。

本发明的并联机器人100通过缠绕于第一动力装置30的主动轮33和平移支链40的第一传动件41的扇形传动部411的传动绳45来实现减速传动，省去了齿轮等结构复杂的装置，结构简单，且生产成本较低。并且“∝”型的缠绕方式可以增大传动绳45与主动轮33及第一传动件41的扇形传动部411的接触的长度，从而增大传动绳45与主动轮33及第一传动件41的扇形传动部411的摩擦力，以实现高精度的传动。

并且，因为第一传动件41的扇形传动部411采用扇形结构，扇形的角度可以根据并联机器人100所需要的移动角度来设置，而无需采用圆形齿轮，可以节省空间，使结构简单。扇形传动部411所需要的驱动力也较圆形齿轮小，因此转动过程中的转动惯量也较小，可以提高传动精度。

此外，通过将第一动力装置30的从动轮33上收容传动绳45的导向槽4112，且导向槽4112相互平行，使传动绳45在交叉处不会重叠接触，可以避免在转动过程中，传动绳45因为自身接触而出现的磨损，可以延长传动绳45的寿命。

进一步地，当传动绳45因为长时间使用后，出现松动等情况，可以通过螺钉4733压缩弹性件475，使传动绳45再次被拉紧，从而避免打滑等情况出现。

本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims

1.一种并联机器人，包括支架、可动平台、连接于支架与可动平台之间的平移支链及转动支链，以及固定于该支架上的第一动力装置及第二动力装置，该第一动力装置驱动该平移支链，该第二动力装置驱动该转动支链，其特征在于：该第一动力装置包括主动轮，该平移支链包括第一传动件及传动绳，该第一传动件包括扇形传动部，该传动绳的中部缠绕在该主动轮上，且其余部分缠绕在该扇形传动部的弧形边缘上，该主动轮通过该传动绳带动该第一传动件转动。

2.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该平移支链还包括连接该第一传动件与可动平台的第二传动件。

3.如权利要求2所述的并联机器人，其特征在于：该第一传动件还包括自该扇形传动部的圆心延伸形成的传动杆，该传动杆与第二传动件可转动连接。

4.如权利要求2所述的并联机器人，其特征在于：该传动件还包括转轴，该支架上形成有连接部，该转轴可转动连接于该连接部。

5.如权利要求4所述的并联机器人，其特征在于：该支架还包括设置于该连接部内的支撑轴承，该支撑轴承套设于该转轴上。

6.如权利要求2所述的并联机器人，其特征在于：该第二传动件为四连杆结构。

7.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该第一传动件还包括固定该传动绳的固定组件，该固定组件将该传动绳的末端固定于该扇形传动部上。

8.如权利要求7所述的并联机器人，其特征在于：该固定组件包括固定于该从动轮上的定位件及与该定位件连接的紧固件，该紧固件与该传动绳固定连接。

9.如权利要求3所述的并联机器人，其特征在于：该固定组件还包括弹性件，该紧固件具有头部，该弹性件套设于该紧固件上，且卡持于该紧固件的头部及该定位件之间。

10.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该扇形传动部的弧形边缘上开设有导向槽，该传动绳缠绕于所述螺旋槽中。