CN102161200B - 平行错动式三平一转并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平行错动式三平一转并联机构，包括动平台，所述动平台包括水平布置的上平台和下平台，所述下平台由一对相同的角板和一对等长平行连杆组成，两个所述平行连杆两端分别与两个角板转动连接，两个所述平行连杆和两个所述角板形成平行四边形结构；所述上平台通过转动副与所述下平台的两个平行连杆分别相连，所述上平台与两个所述角板相互平行，所述角板上设有所述下连接轴；所述动平台通过角度放大机构与末端执行器连接。本发明的刚度和稳定性较好，运动灵活，受力均匀，使用寿命长，易实现高速抓取，且满足复杂抓放操作的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种机器人的具有空间三维平动一维转动的并联机构。
背景技术
专利文献US20090019960和EP1084802公开了一种平行错动式三平一转并联机构，包括四个主动支链和一个动平台，每条支链包括近架杆和远架杆两部分。其中近架杆一端相对于固定机架仅具有一个移动或转动自由度，另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与远架杆的一端连接；远架杆另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与动平台连接，从而保证机构的平动；动平台由四个部件组成，其中两个部件需相互平行，另外两个部件与前述两个相互平行的部件通过转动铰链连接，通过部件之间的相互转动可实现绕垂直于动平台的轴线的转动自由度，同时配以相应的放大机构可扩大转角范围。上述机构的局限性在于：该机构动平台的多个部件处于同一个平面内，使动平台的尺寸较大，结构不紧凑，并且使用相邻的两条支链驱动动平台的一个部件，这样的方式传力效果不好，灵活性差，不利于提高机构效率。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种动平台力传递效果好，使用寿命长且设计轻巧的平行错动式三平一转并联机构。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种平行错动式三平一转并联机构，包括固定架、动平台以及对称布置在所述固定架与动平台之间的四条结构相同的支链；所述固定架上固接有驱动装置；每条支链包括近架杆、两个平行且等长的远架杆和下连接轴，所述近架杆一端与所述驱动装置固接，另一端固接有上连接轴；所述两个平行的远架杆一端分别与所述上连接轴球铰接，另一端分别与设置在动平台上的下连接轴球铰接；每条支链上的所述下连接轴、所述上连接轴和所述两个平行的远架杆形成平行四边形；所述动平台包括水平布置的上平台和下平台，所述下平台由一对相同的角板和一对等长平行连杆组成，两个所述平行连杆两端分别与两个角板转动连接，两个所述平行连杆和两个所述角板形成平行四边形结构；所述上平台通过转动副与所述下平台的两个平行连杆分别相连，所述上平台与两个所述角板相互平行，所述角板上设有所述下连接轴；所述动平台通过角度放大机构与末端执行器连接。
所述角度放大机构包括齿扇和齿轮，所述齿扇固接于所述上平台上，所述齿轮与横梁连杆转动连接，所述横梁连杆通过两个转动副分别与所述下平台的两个平行连杆连接，所述横梁连杆与所述角板平行，所述齿轮上固接有末端执行器。
本发明具有的优点和积极效果是：采用了上下布置的动平台，使整体结构紧凑，并且下平台采用平行四边形结构，上平台与下平台的安装形式构成了虚约束，巧妙地利用了平行四边形原理产生了上下平台之间的相互运动，所有连接均为转动副，避免了使用移动副而产生的受力不均匀，摩擦力大等不足，并利用角度放大机构将上、下平台之间的相互错动转化成末端执行器的旋转运动，其结构的刚度和稳定性较好，运动灵活，受力均匀，使用寿命长，易实现高速抓取，且满足复杂抓放操作的需要。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明动平台的结构示意图。
图中：1、驱动装置，2、固定架，3、近架杆，4、上连接轴，5a、5b远架杆，6、下连接轴，7、动平台，8、上平台，9a、9b角板，10a、10b平行连杆，11、横梁连杆，12、齿扇，13、齿轮，14、执行器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，本发明一种平行错动式三平一转并联机构，包括固定架2、动平台7以及对称布置在所述固定架2与动平台7之间的四条结构相同的支链；每条支链由近架杆3、上连接轴4、两个相互平行且等长的远架杆5a、5b和下连接轴6构成。所述近架杆3的一端与固定于固定架2上的驱动装置1的输出端固接，近架杆3的另一端与上连接轴4固接；所述远架杆5a、5b的一端分别通过球铰链与所述上连接轴4球铰接，另一端也分别通过球铰链与固接于所述动平台7上的下连接轴6球铰接；每条支链上的所述下连接轴6、所述上连接轴4和所述两个平行的远架杆5a、5b构成平行四边形；所述驱动装置1为与其固接的近架杆3提供一个转动自由度。
请参阅图2，所述动平台包括水平布置的上平台8和下平台，下平台为由相对布置的两块角板9a、9b和两个等长平行连杆10a、10b形成的平行四边形结构，两个所述平行连杆10a、10b的两端分别与两个角板9a、9b转动连接，所述角板上设有所述下连接轴6，下平台成为一个由两个平行连杆10a、10b和两个角板9a、9b连接而成的平行四边形，所述上平台8通过两个转动副与下平台上的两个平行连杆10a、10b分别连接，上平台8与两个角板9a、9b相互平行，该机构运动时，所述下平台的平行四边形结构可以发生相对错动，带动上平台8一起错动，使上、下平台产生相对运动，通过角度放大机构可以将此相对运动转化为末端执行器的旋转运动。
所述角度放大机构是由齿扇12和齿轮13组成，所述齿扇12固接于上平台8上，所述齿轮13与横梁连杆11转动连接，所述横梁连杆11通过两个转动副分别与下平台的两个平行连杆10a、10b连接，所述横梁连杆11与所述角板平行，所述横梁连杆11在平行连杆10a、10b上的安装位置由所述齿扇12和所述齿轮13啮合安装尺寸而定，所述齿轮13上固接有末端执行器14，上、下平台发生相对运动时，通过角度放大机构中齿扇12和齿轮13转化成末端执行器14的旋转运动。
本发明与现有技术相比，其不同点在于：
1)动平台由水平布置的上、下平台组成，其中下平台是一个平行四边形结构，利用此平行四边形产生所需的相对运动。
2)上平台与下平台转动连接，与角板平行，形成虚约束，在下平台发生错动时可以一同错动，产生上下平台之间的相对运动。
3)所有部件之间使用转动副连接，避免移动副连接时的受力不均匀，摩擦力大和使用寿命低的不足。
本发明设计巧妙，机构紧凑，刚度和稳定性较好，运动灵活，受力均匀，使用寿命高易实现高速抓取，且满足复杂抓放操作的需要。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种平行错动式三平一转并联机构，包括固定架、动平台以及对称布置在所述固定架与动平台之间的四条结构相同的支链；所述固定架上固接有驱动装置；每条支链包括近架杆、两个平行且等长的远架杆和下连接轴，所述近架杆一端与所述驱动装置固接，另一端固接有上连接轴；所述两个平行的远架杆一端分别与所述上连接轴球铰接，另一端分别与设置在动平台上的下连接轴球铰接；每条支链上的所述下连接轴、所述上连接轴和所述两个平行的远架杆形成平行四边形；所述动平台包括水平布置的上平台和下平台，其特征在于，所述下平台由一对相同的角板和一对等长平行连杆组成，两个所述平行连杆两端分别与两个角板转动连接，两个所述平行连杆和两个所述角板形成平行四边形结构；所述上平台通过转动副与所述下平台的两个平行连杆分别相连，所述上平台与两个所述角板相互平行，所述角板上设有所述下连接轴；所述动平台通过角度放大机构与末端执行器连接。
2.根据权利要求1所述的平行错动式三平一转并联机构，其特征在于，所述角度放大机构包括齿扇和齿轮，所述齿扇固接于所述上平台上，所述齿轮与横梁连杆转动连接，所述横梁连杆通过两个转动副分别与所述下平台的两个平行连杆连接，所述横梁连杆与所述角板平行，所述齿轮上固接有末端执行器。
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