CN102452074A - 并联机器人 - Google Patents

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Abstract

一种并联机器人，其包括定平台、动平台、并联连接于定平台与动平台之间的多个支链，每个支链包括由移动副连接的第一连接件以及第二连接件、将第一连接件与定平台连接的第一球铰组件，以及将第二连接件与动平台连接的第二球铰组件。第一球铰组件与第二球铰组件均包括由球副连接的球头件以及球窝件，以及分别与球头件及球窝件相连并提供预压力使该球头件与球窝件相配合的弹性预压机构。上述并联机器人具有动平台的运动稳定性以及定位精度较高的优点。

Description

并联机器人
技术领域
本发明涉及一种涉及一种并联机器人。
背景技术
并联机器人一般包括一个定平台、一个动平台，以及并联连接于定平台与动平台之间的六个支链。定平台一般固定放置，六个支链可作伸缩运动，其一般包括移动副以及与定平台及动平台分别相连的球副。该六个支链协同运动，可使动平台相对于定平台做六自由度的运动，广泛用于飞行模拟、海浪模拟等实验中。但是，现有并联机器人中，其由球副连接的球头及球窝之间，会由于加工和/或装配的精度不够而存在一定的间隙，导致球头与球窝之间的接触面不能始终紧密的贴合，易发生磨损，造成动平台在运动过程中产生振动等，从而降低并联机器人运动的稳定性及定位的精度，致使这种并联机器人难以适用于高精度要求的场合。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种定位精度较高的并联机器人。
一种并联机器人，其包括定平台、动平台、并联连接于定平台与动平台之间的多个支链。每个支链包括由移动副连接的第一连接件以及第二连接件、将第一连接件与该定平台连接的第一球铰组件，以及将第二连接件与该动平台连接的第二球铰组件。第一球铰组件与第二球铰组件均包括由球副连接的球头件以及球窝件，以及分别与球头件及球窝件相连并提供预压力使该球头件与球窝件相配合的弹性预压机构。
上述并联机器人通过弹性预压机构提供的预压力，可使球头件与球窝件之间始终保持良好的接触，即使在装配时或者后续因磨损而使两者之间产生间隙时，也可利用该预压力使间隙减小或消除，从而提高动平台的运动稳定性以及定位的精度。
附图说明
图1是本发明实施方式的并联机器人的立体图。
图2是图1所示并联机器人的第一球铰组件的立体分解图。
图3是图2所示第一球铰组件的分解图。
图4是图2所示第一球铰组件沿另一视角的分解图。
图5是沿图2中V-V线的剖视图。
主要元件符号说明
  并联机器人   100
  定平台   10
  动平台   20
  安装孔   201
  螺纹连接件   202
  支链   30
  第一连接件   31
  连接板   311
  驱动件   312
  第二连接件   32
  第一球铰组件   40a
  第二球铰组件   40b
  球铰   401a、401b
  球头件   41
  球头   411
  第一凸缘   412
  安装孔   4121
  第一固定孔   4122
  油孔   414
  端封件   415
  球窝件   42
  球窝   421
  第二凸缘   422
  第二固定孔   4224
  连接面   424
  安装孔   4223
  弹性预压机构   50
  拉伸弹簧   51
  挂钩   512
  固定环   52
  环体   521
  连接端   522
具体实施方式
请参见图1及图2，本发明实施方式的并联机器人100包括一个定平台10、一个动平台20以及并联连接于定平台10与动平台20之间的六个支链30。每个支链30包括由移动副连接的第一连接件31以及第二连接件32、将第一连接件31与定平台10连接的第一球铰组件40a，以及将第二连接件32与动平台20连接的第二球铰组件40b。第一球铰组件40a与第二球铰组件40b均包括由球副连接的球头件41以及球窝件42，以及分别与球头件41及球窝件42相连并提供预压力使球头件41与球窝件42相配合的弹性预压机构50。
六个支链30的协同运动可使动平台20相对于定平台10具有6个运动自由度。当然，根据实际应用中对动平台20运动自由度的要求，支链30的数量可相应变更，例如也可仅使用2-5个支链30。弹性预压机构50提供的预压力，可使球头件41与球窝件42之间可始终保持良好的接触，即使在装配时或者后续因磨损使两者之间产生间隙时，也可利用该预压使间隙减小或消除，从而提高动平台20的运动稳定性以及定位的精度。
如图1所示，定平台10与动平台20均大致为圆形，且边缘部均设有若干安装孔201(动平台20上的安装孔未示出)。六个支链30的两端分别通过穿设对应安装孔201的螺纹连接件202连接于定平台10及动平台20。
具体在本实施方式中，六个支链30满足如下的定位关系，请参见图1：
(1)与定平台10连接的6个第一球铰组件40a分为三组球铰401a，每组球铰401a包括相邻设置的两个第一球铰组件40a，该三组球铰401a分别设置在圆周3等分分角线上；
(2)与动平台20连接的6个第二球铰组件40b分为三组球铰401b，每组球铰401b包括相邻设置的两个第二球铰组件40b，该三组球铰401b也分设布置在圆周3等分分角线上；
(3)上述三组球铰401a以及三组球铰401b，均匀交错设置在圆周6等分分角线上。
本实施方式中，第一球铰组件40a与第二球铰组件40b结构相同，以下仅以第一球铰组件40a为例进行说明。
请参见图2至5，球头件41包括球头411以及与球头411相连的第一凸缘412。球窝件42包括与球头411配合的球窝421以及与球窝421相连的第二凸缘422。第一凸缘412与第二凸缘422相对设置。弹性预压机构50包括多个并联连接于球头件41与球窝件42之间的拉伸弹簧51，且每个拉伸弹簧51两端分别与第一凸缘412及第二凸缘422相连接，从而使球头411与球窝421的结合面紧密贴合。具体在本实施方式中，拉伸弹簧51为4个，且在圆周方向上等间距设置，从而可产生较为均匀的预压力。
第一凸缘412的中部开设有多个安装孔4121，用于与第一连接件31或第二连接件32连接。第二凸缘422远离球窝421的一侧形成一个倾斜设置的连接面424。连接面424上开设有多个安装孔4223，用于与定平台10或动平台20固定连接。球窝件42安装于定平台10或动平台20后，相对倾斜设置。
为便于拉伸弹簧51的安装与更换，弹性预压机构50还包括分别固定设置于第一凸缘412及第二凸缘422边缘部的固定环52。每个拉伸弹簧51的两端分别形成有钩设于对应固定环52的挂钩512。每个固定环52包括一体成型的环体521以及连接端522。第一凸缘412及第二凸缘422的周缘部开开设有对应设置的第一固定孔4122及第二固定孔4224。固定环52的连接端522紧配合于对应的第一固定孔4122及第二固定孔4224内，将固定环52分别与第一凸缘412及第二凸缘422固定连接。从而安装或者更换拉伸弹簧51时，将其两端的挂钩512钩设于固定环52即可，操作方便。
进一步，球头件41还开设有沿其轴向贯通的油孔414。油孔414一端延伸至球头件41与球窝件42的配合面，另一端由端封件415密封。端封件415可为一螺接于球头件41的螺栓。从而，通过在油孔414内注油，可使球头件41相对球窝件42转动时被良好地润滑。
请再次参见图1，第一连接件31包括与第一球铰组件40a的球头件41固定连接的连接板311以及安装于连接板311的驱动件312。驱动件312驱动第二连接件32以使第二连接件32相对于连接板311移动。驱动件312可选择为气动元件或液动元件。通过控制每个支链30中第二连接件32相对于第一连接件31的移动距离，并在第一球铰组件40a及第二球铰组件40b的共同约束下，动平台20可相对定平台10具有6个自由度。
可以理解，第一球铰组件40a与第二球铰组件40b的结构也可不完全一致，只要均采用弹性预压机构50提供预压力以使球头件41与球窝件42紧密结合，减小或者消除球头件41与球窝件42之间的间隙即可。
另外，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 (10)

1.一种并联机器人，其包括定平台、动平台、并联连接于该定平台与动平台之间的多个支链，每个支链包括由移动副连接的第一连接件以及第二连接件、将第一连接件与该定平台连接的第一球铰组件，以及将第二连接件与该动平台连接的第二球铰组件，其特征在于：该第一球铰组件与第二球铰组件均包括由球副连接的球头件以及球窝件，以及分别与球头件及球窝件相连并提供预压力使该球头件与球窝件相配合的弹性预压机构。
2.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该弹性预压机构包括多个并联连接于该球头件与球窝件之间的拉伸弹簧。
3.如权利要求2所述的并联机器人，其特征在于：该球头件包括球头以及与球头相连的第一凸缘，该球窝件包括与球头配合的球窝以及与球窝相连的第二凸缘，该第一凸缘与第二凸缘相对设置，且每个拉伸弹簧两端分别与第一凸缘及第二凸缘相连接。
4.如权利要求3所述的并联机器人，其特征在于：该弹性预压机构还包括分别固定设置于第一凸缘及第二凸缘边缘部的固定环，每个拉伸弹簧的两端分别形成有钩设于对应固定环的挂钩。
5.如权利要求3所述的并联机器人，其特征在于：该第二凸缘远离球窝的一侧形成一个倾斜设置的连接面，该第一球铰组件及第二球铰组件分别通过该连接面与定平台及动平台固定连接。
6.如权利要求2至5任一项所述的并联机器人，其特征在于：该多个拉伸弹簧在圆周方向等间距设置。
7.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该球头件开设有贯通的油孔，该油孔一端延伸至该球头件与球窝件的配合面，另一端由一个端封件密封。
8.如权利要求1至4任一项所述的并联机器人，其特征在于：该第一连接件包括与第一球铰组件连接的连接板以及安装于该连接板的驱动件，该驱动件驱动第二连接件以使第二连接件相对于该连接板移动。
9.如权利要求8所述的并联机器人，其特征在于：该驱动件为气动元件或液动元件。
10.如权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：该多个支链为六个，以实现该动平台的6自由度运动，该六个支链满足如下的定位关系：
(1)与定平台连接的6个第一球铰组件分为三组球铰，每组球铰包括相邻设置的两个第一球铰组件，该三组球铰分别设置在圆周3等分分角线上；
(2)与动平台连接的6个第二球铰组件也分为三组球铰，每组球铰包括相邻设置的两个第二球铰组件，该三组球铰也分设布置在圆周3等分分角线上；
(3)上述连接于定平台的三组球铰以及连接于动平台的三组球铰，均匀交错设置在圆周6等分分角线上。
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