CN102069499B - 并联机器人 - Google Patents

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Abstract

一种并联机器人，包括支架、移动平台、连接支架与移动平台的两个平移支链，以及设于支架上的两个第一驱动装置。每个平移支链包括彼此相连的驱动杆组和从动杆组，每个驱动杆组与一个第一驱动装置驱动相连，每个从动杆组与移动平台相连。每个驱动杆组包括两个平行设置的第一传动杆，每个第一传动杆包括与支架活动相连的转动部和与从动杆组活动相连的连接部。第一驱动装置同时驱动每个驱动杆组的两个转动部朝相同的方向转动。每一转动部边缘形成有齿状结构，该第一驱动装置包括与该两个转动部的齿状结构同时相啮合的齿轮。上述并联机器人具有稳定性较好的优点。

Description

并联机器人
技术领域
本发明涉及一种并联机器人，尤其涉及一种在平面内作平移运动的并联机器人。
背景技术
在自动化、电子、轻工等行业中，通常需要机器人完成诸如插装、封装和包装等操作，这类操作的特点是：精度要求高，运动速度快以及动作为往复运动且在运动过程中不改变姿态。
一种并联机器人，包含机架、运动平台和两支链。运动平台通过两支链与机架相连，形成封闭结构。每一支链包括相互铰接的主动杆和从动杆。机架上安装有两个与主动杆驱动相连的伺服电机。然而，上述并联机器人的支链存在垂直于运动平面的方向刚性不高的缺点，在高速运动时运动平台容易发生振动。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种稳定性较好的并联机器人。
一种并联机器人，包括支架、移动平台、连接支架与移动平台的两个平移支链，以及设于支架上的两个第一驱动装置。每个平移支链包括彼此相连的驱动杆组和从动杆组，每个驱动杆组与一个第一驱动装置驱动相连，每个从动杆组与移动平台相连。每个驱动杆组包括两个平行设置的第一传动杆，每个第一传动杆包括与支架活动相连的转动部和与从动杆组活动相连的连接部。第一驱动装置同时驱动每个驱动杆组的两个转动部朝相同的方向转动。每一转动部边缘形成有齿状结构，该第一驱动装置包括与该两个转动部的齿状结构同时相啮合的齿轮。
上述并联机器人的第一驱动装置可同时驱动每个驱动杆组的两个转动部朝相同的方向转动，与单一的驱动杆相比刚性较好。另外，采用平行设置的两个第一传动杆可有效限制平移支链的自转，提高上述机器人高速运动时的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例的并联机器人的立体组装图。
图2是图1所示并联机器人的部分立体分解图。
图3是图1所示并联机器人的平移支链的放大分解图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的并联机器人作进一步的详细说明。
请同时参阅图1和图2，本发明实施例的并联机器人100包括支架10、移动平台40、连接支架10与移动平台40的两个平移支链30和一个转动支链50，以及固定于支架10上的两个第一驱动装置20及一个第二驱动装置60。每个第一驱动装置20与一个平移支链30驱动相连，第二驱动装置60与转动支链50活动相连并可驱动转动支链50相对支架10旋转。
支架10大致为方形板，其一侧面向外延伸形成两两一组的四个平行的转轴13。支架10的中部还开设有一个圆形的安装口15。
两个第一驱动装置20分别设于支架10的顶面两侧。第一驱动装置20包括固定于支架10上的伺服马达21和与伺服马达21驱动相连的齿轮23。齿轮23的中心至每个转轴13中心的距离相等，且上述距离小于两个转轴13的中心距。
每个平移支链30包括驱动杆组31、从动杆组33及活动连接驱动杆组31和从动杆组33的连接平台35。
请一并参阅图3，驱动杆组31包括两个平行设置的第一传动杆32。两个第一传动杆32所在的平面与平移支链30运动的平面相重合。每个第一传动杆32包括主体323及位于主体323两端的转动部325和连接部327。
转动部325大致为圆盘形，其上开设有容纳支架10的转轴13的轴孔322。请再次参阅图2，平移支链30还包括轴承311。轴承311位于轴孔322内，并套设于转轴13上，以使转动部325绕转轴13旋转。为了防止转动部325旋转时与转轴13脱离，平移支链30还包括套设在转轴13上，且位于轴承311两侧的C型卡环313及卡簧315。
转动部325的边缘上形成有可与第一驱动装置20的齿轮23相啮合的齿状结构324。
连接部327大致呈“ㄇ”形，其末端上开设有两个同轴的连接孔328。
从动杆组33包括第二传动杆34和两个第三传动杆36。第二传动杆34包括主体341和位于主体341两端的第一枢接部343和第二枢接部345。第一枢接部343大致呈“ㄇ”形，其末端上开设有两个同轴的连接孔344。第二枢接部345与第一枢接部343的形状大致相同，其开设有两个同轴的连接孔346。
两个第三传动杆36相互平行。第三传动杆36的长度与第二传动杆34相等，以使每个第三传动杆36可与第二传动杆34形成一个平行四边形结构的两条边。每个第三传动杆36两端各开设有一个连接孔361。两个第三传动杆36所确定的平面与平移支链30运动的平面垂直。
连接平台35大致为方形板，其靠近驱动杆组31的一侧面上向外延伸形成两个分离的第一连接块351。每一第一连接块351上开设有一个贯穿的枢接孔352。平移支链30还包括两个第一枢轴371和两个螺母373。每个第一枢轴371可依次穿过第一传动杆32的其中一个连接孔328、枢接孔352、另一个连接孔328而进入螺母373，从而将第一传动杆32活动连接于连接平台35。
连接平台35靠近从动杆组33的侧面向外延伸形成两个第二连接块353。其中一个第二连接块353上开设有一个贯穿的枢接孔354，另一个第二连接块353上沿两侧延伸形成两个可容纳于第三传动杆36的连接孔361内的支撑轴356。支撑轴356的末端沿轴向开设有锁定孔357。平移支链30还包括一个第二枢轴375、一个螺母377和两个锁定螺丝379。第二枢轴375可依次穿过第二传动杆34的其中一个连接孔344、枢接孔354、另一个连接孔344而进入螺母377，从而将第二传动杆34活动连接于连接平台35。支撑轴356进入第三传动杆36的连接孔361后，锁定螺丝379进入支撑轴356的锁定孔357，从而将第三传动杆36活动连接于连接平台35。
请再次参阅图2，移动平台40大致为方形板，其中部开设有供转动支链50穿过的安装孔41。移动平台40两侧靠近安装孔41的部位还向外延伸形成四个支撑轴43。支撑轴43的末端沿轴向开设有锁定孔45。支撑轴43可穿设于第三传动杆36的连接孔361内。为防止支撑轴43与连接孔361分离，移动平台40还包括多个锁定螺丝44。支撑轴43进入连接孔361后，锁定螺丝44进入锁定孔45内，从而将第三传动杆36活动连接于移动平台40。
移动平台40两侧靠近端部的位置还各开设有一个贯穿的枢接孔47。移动平台40还包括两个可与枢接孔47相配合的第三枢轴48和两个螺母49。第三枢轴48可依次进入第二传动杆34的其中一个连接孔346、枢接孔47、另一个连接孔346而进入螺母49，从而将第二传动杆34活动连接于移动平台40。
转动支链50一端穿过安装口15并与支架10转动相连，另一端穿过安装孔41并与移动平台40活动相连。
第二驱动装置60包括马达61、与马达61连接的主动齿轮（图未示）及与主动齿轮啮合的传动齿轮63。转动支链50穿设于传动齿轮63内部，并可随传动齿轮63一起转动。
请再次参阅图3，组装平移支链30时，两个第一枢轴371依次穿过第一传动杆32的其中一个连接孔328、枢接孔352、另一个连接孔328而进入螺母373，从而将两个第一传动杆32活动连接于连接平台35。第二枢轴375依次穿过第二传动杆34的其中一个连接孔344、枢接孔354、另一个连接孔344而进入螺母377，从而将第二传动杆34活动连接于连接平台35。两个支撑轴356分别进入两个第三传动杆36的连接孔361后，两个锁定螺丝379分别进入两个支撑轴356的锁定孔357，从而将两个第三传动杆36活动连接于连接平台35。平移支链30组装完毕。
请再次参阅图2，组装并联机器人100时，首先轴承311进入平移支链30的转动部325的轴孔322，C型卡环313进入轴孔322以将轴承311与转动部325固定。再将转动部325套设轴承311上，并使C型卡环313和轴承311套合于转轴13上，然后卡簧315卡合在转轴13上，从而将平移支链30与支架10活动相连。此时，驱动杆组31的两个第一传动杆32可分别绕两个转轴13旋转。
第三枢轴48依次进入第二传动杆34的其中一个连接孔346、枢接孔47、另一个连接孔346而进入螺母49，从而将第二传动杆34活动连接于移动平台40。两个第三传动杆36的连接孔361分别套设于移动平台40的两个支撑轴43上，锁定螺丝44进入支撑轴43的锁定孔45内，从而将两个第三传动杆36活动连接于移动平台40。此时，平移支链30与移动平台40活动相连，且第二传动杆34和两个第三传动杆36可分别绕第三枢轴48和支撑轴43旋转。
两个第一驱动装置20分别固定设于支架10上。由于齿轮23的中心至每个转轴13中心的距离相等，因此齿轮23可同时与两个转动部325的齿状结构324相啮合。第二驱动装置60固定设于支架10上，并使转动支链50一端与第二驱动装置60驱动相连，另一端与移动平台40活动相连。并联机器人100组装完毕。
工作时，平移支链30的驱动杆组31在两个第一驱动装置20的驱动下同时绕支架10的转轴13转动，并带动从动杆组33实现平移运动，从而带动动平台40相对固定平台10于一平面内作往返运动。转动支链50在第二驱动装置60的驱动下可绕自身的轴线旋转，同时在动平台40的带动下相对支架10还可实现摆动、升缩等运动。动平台40上可进一步安装与转动支链50相连的机械爪或刀具等执行器，以完成工业生产中的工件取放、切削、钻孔等任务。
本发明实施例的并联机器人100采用第一驱动装置20驱动驱动杆组31的两个转动部325同时朝相同的方向转动，与单一的驱动杆相比受力较为均匀，驱动刚性较好。另外，采用平行设置的两个第一传动杆32可有效限制平移支链30的自转，且采用所在平面与平移支链30运动的平面垂直的两个第三传动杆36可进一步限制移动平台40的转动，提高并联机器人100高速运动时的稳定性。
可以理解，第三传动杆36的数量也可为一个或多与两个。第一传动杆32、第二传动杆34及第三传动杆36与连接平台35活动连接的方式也不限于上述实施例所描述的枢轴连接，例如可用铰链铰接等。轴承311、C型卡环313及卡簧315也可省略。
第一驱动装置20同时驱动两个第一传动杆32运动的方式也不限于上述实施例所描述的齿轮传动，例如可使用两组带轮加皮带的方式传动。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内作其它变化，当然，这些依据本发明精神所作的变化，都包含在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种并联机器人，包括支架、移动平台、连接支架与移动平台的两个平移支链，以及设于该支架上的两个第一驱动装置，每个平移支链包括彼此相连的驱动杆组和从动杆组，每个驱动杆组与一个第一驱动装置驱动相连，每个从动杆组与移动平台相连，其特征在于：每个驱动杆组包括两个平行设置的第一传动杆，每个第一传动杆包括与该支架活动相连的转动部和与该从动杆组活动相连的连接部，该第一驱动装置同时驱动每个驱动杆组的两个转动部朝相同的方向转动，每一转动部边缘形成有齿状结构，该第一驱动装置包括与该两个转动部的齿状结构同时相啮合的齿轮。
2.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该支架包括两组平行转轴，每个第一传动杆的转动部上开设有容纳对应转轴的轴孔，每一齿轮的中心至与其对应一组的两个转轴各自中心的距离相等。
3.如权利要求2所述的并联机器人，其特征在于：该平移支链还包括轴承，该轴承套设于该转轴上，并位于该轴孔内。
4.如权利要求3所述的并联机器人，其特征在于：该平移支链还包括套设在该转轴上，且位于该轴承两侧的卡环和卡簧。
5.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该两个平行设置的第一传动杆所在平面与该平移支链运动的平面重合。
6.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该从动杆组包括第二传动杆和第三传动杆，该平移支链还包括活动连接于驱动杆组和从动杆组之间的连接平台，该第一传动杆的连接部活动连接于该连接平台，该第二传动杆及该第三传动杆的两端分别活动连接于该连接平台及该移动平台。
7.如权利要求6所述的并联机器人，其特征在于：该第三传动杆的数量为两个，该两个第三传动杆平行设于该连接平台及该移动平台之间，该两个第三传动杆所确定的平面与该平移支链运动的平面垂直。
8.如权利要求6所述的并联机器人，其特征在于：该第三传动杆的长度与该第二传动杆的长度相等。
9.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该并联机器人还包括转动支链及设于该支架上的第二驱动装置，该转动支链两端分别与该支架和该移动平台活动相连，该第二驱动装置驱动该转动支链相对该支架旋转。
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