CN102632499A - 一种用于Par4并联机器人的工作机构 - Google Patents

一种用于Par4并联机器人的工作机构 Download PDF

Info

Publication number
CN102632499A
CN102632499A CN2012100841031A CN201210084103A CN102632499A CN 102632499 A CN102632499 A CN 102632499A CN 2012100841031 A CN2012100841031 A CN 2012100841031A CN 201210084103 A CN201210084103 A CN 201210084103A CN 102632499 A CN102632499 A CN 102632499A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotating shaft
connecting arm
connecting plate
workbench
operating mechanism
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
CN2012100841031A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102632499B (zh
Inventor
赵升吨
刘辰
张琦
范淑琴
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.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
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 Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201210084103.1A priority Critical patent/CN102632499B/zh
Publication of CN102632499A publication Critical patent/CN102632499A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102632499B publication Critical patent/CN102632499B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种用于Par4并联机器人的工作机构，包括工作台大连接臂，球铰头粘接在工作台大连接臂上，工作台小连接臂通过转轴、轴套以及轴承与工作台大连接臂铰接，4个铰接的连接臂构成四杆运动机构，轴将扇形大齿轮连接在工作台小连接臂上，并通过销将扇形大齿轮与小连接臂定位，轴承、卡圈将工作轴定位横梁铰接于工作台小连接臂上，小齿轮轴铰接于工作轴定位横梁上，并且与两个固定在小连接臂上的扇形大齿轮啮合，采用四杆机构运动特性将运动平台的自由度扩展至4个，该机构具有结构简单、精度高、稳定性好，承载能力强等优点。

Description

一种用于Par4并联机器人的工作机构
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于Par4并联机器人的工作机构。
背景技术
并联机器人从20世纪80年代以来，成为机器人领域中的几个研究热点之一。并联机器人是指由固定平台到运动平台用两个或者两个以上运动链相连，机构具有两个或者两个以上自由度，且驱动至少分布在两个或者两个以上分支运动链上的机器人。它具有刚度大、承载能力强、累积误差小、运动精度高、动力性能好等一系列优点。并联机器人在很多工程领域得到广泛应用，如喷漆、焊接、搬运、装配等场合。其中成功应用的并联机器人有Delta机器人及其衍生产品。
Delta机器人是一个平动3自由度高速并联机器人，由于其基座平台和运动平台都是呈三角状而得名。Delta机器人由静平台、动平台、3根主动杆、3个平行四边形从动支链组成。基座平台的三边通过三条相同的运动链分别连接到动平台的三边上。每条运动链中有一个由四个球铰与杆件组成的平行四边形闭环，此闭环再与一个带转动关节的驱动臂相串联，驱动臂的一端固定在静平台上，在电机的驱动下作一定角度的摆动。这三条运动链决定了运动平台的运动特性。运动平台不能绕任何轴线旋转，你可以在直角坐标空间沿x，y，z三个方向平移运动，即具有三个自由度。在实际的应用中只有这三个自由度往往是不够的，因此人们对Delta机器人做了一些改进，例如Par4机器人，它使用4个对称传动链，运动平台为平行四边形机构，利用四边形转动通过一个带轮或齿轮增速达到一个转动自由度。同时这样的设计也存在一些问题，例如增速机构无法根据平台中心对称，也就是工作机构的重心始终偏置。另外连杆之间为悬臂式的连接，这样使得转轴的受力情况不好，以及其所使用的橡胶带轮也会影响平台的使用寿命。
发明内容
为了克服现有技术缺点，本发明的目的在于提供一种用于Par4并联机器人的工作机构，具有精度高、稳定性好、结构紧凑等优点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术解决方案如下：
一种用于Par4并联机器人的工作机构，包括第一连接臂1-1，球铰头2粘接在第一连接臂1-1上，第一连接板3-1一端通过小转轴5与第一连接臂1-1的一端铰接，第一连接板3-1另一端铰接第二连接臂1-2的一端，第二连接臂1-2的另一端端铰接第二连接板3-2的一端，第二连接板3-2的另一端再铰接第一连接臂1-1的另一端，第一转轴支臂4-1和第二转轴支臂4-2的一端与第一连接板3-1通过第一大转轴6-1铰接，第一转轴支臂4-1和第二转轴支臂4-2的另一端与第二连接板3-2通过第二大转轴6-2铰接，第一扇形齿轮7-1套在第一大转轴6-1中间并与第一连接板3-1固定，第二扇形齿轮7-2套在第二大转轴6-2中间并于第二连接板3-2固定，第一扇形齿轮7-1与第二扇形齿轮7-2都与齿轮轴8的齿轮啮合，齿轮轴8的上端与第一转轴支臂4-1连接，齿轮轴8的下端与第二转轴支臂4-2连接，螺母11将第一套筒9固定在齿轮轴8的下部，第二套筒10连接第一套筒9，执行元件12被夹紧盘13和第二套筒10固定。
所述的第一扇形齿轮7-1与第二扇形齿轮7-2对称配置。
本发明与现有的技术相比具有以下优点：
1、本发明中所采用的增速方式为齿轮，使用寿命更长。
2、本发明中的增速机构为对称双扇形大齿轮传动齿轮轴，载荷根据运动平台中心对称，载荷受力更均匀。
3、连杆的铰接结构上下对称，避免悬臂式安装对结构受力造成的不利影响。
4、该执行机构的精度高，稳定性好，承载能力强，结构紧凑，安装简单。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为图1的B截面视图。
图3为图1的A截面视图。
图4为本发明的三维视图。
图5为本发明安装执行元件后的结构示意图。
图6为本发明所适用的并联机器人的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照图1，一种用于Par4并联机器人的工作机构，包括第一连接臂1-1，球铰头2粘接在第一连接臂1-1上，如图3所示，第一连接板3-1的一端通过小转轴5与第一连接臂1-1的一端铰接，如图1所示，第一连接板3-1的另一端铰接第二连接臂1-2的一端，第二连接臂1-2的另一端铰接第二连接板3-2的一端，第二连接板3-2的另一端再铰接第一连接臂1-1的另一端，这样构成一个正方形四杆机构，通过铰接的方式连接，使得这个四杆机构可以进行一定程度的变形，如图2所示，第一转轴支臂4-1和第二转轴支臂4-2的一端与第一连接板3-1通过第一大转轴6-1铰接，第一转轴支臂4-1和第二转轴支臂4-2的另一端与第二连接板3-2通过第二大转轴6-2铰接，以上的铰接结构都使用轴承完成，这样可以确保铰接的零件可以灵活转动，第一扇形齿轮7-1套在第一大转轴6-1中间并使用销与第一连接板3-1固定，第二扇形齿轮7-2套在第二大转轴6-2中间并使用销与第二连接板3-2固定，第一扇形齿轮7-1与第二扇形齿轮7-2都与齿轮轴8的齿轮啮合，这样当四边形变形时第一扇形齿轮7-1和第二扇形齿轮7-2都随着各自连接的零件摆动，并同时带动与其所啮合的齿轮轴8转动，因为是大齿轮带动小齿轮，因此起到增速作用，在四边形的摆动角度有一定限制的情况下，使得齿轮轴8完成一周的转动，齿轮轴8的上端使用轴承和卡圈与第一转轴支臂4-1连接，齿轮轴8的下端使用轴承和卡圈与第二转轴支臂4-2连接，这样两个轴承支臂就对齿轮轴8起到支撑作用，螺母11将第一套筒9固定在齿轮轴8的下部，第一套筒9的下部有法兰盘与第二套筒10的法兰盘连接，执行元件12被夹紧盘13和第二套筒夹紧固定，这里的执行元件12可以为氩弧焊枪、喷漆头等元件，可以根据实际用途进行调整。
所述的第一扇形齿轮7-1与第二扇形齿轮7-2对称配置。
本发明的工作原理为：
如图4所示，本发明中的第一连接臂1-1、第一连接板3-1、第二连接臂1-2和第二连接板3-2构成的四边形机构在四个角处的八个球头被牵引运动，从而产生工作机构整体的空间移动和四边形自身连杆间的相对摆动。第一扇形齿轮7-1随其所连接的第一连接板3-1相对于第一转轴支臂4-1的旋转，第二扇形齿轮7-2随其所连接的第二连接板3-2相对于第一转轴支臂4-1的旋转。两个扇形齿轮的旋转就可带动与其啮合的齿轮轴8转动。这样执行机构四边形的变形就转化成为了齿轮轴8的转动自由度，加上执行机构本身空间平动的3个自由度，该执行结构就具有的4个自由度。在实际应用中，如图5所示，本发明的第二套筒10的法兰盘与夹紧盘13将执行元件12(如焊枪等)夹紧。如图6所示，本发明19被安装在Par4并联机器人上，Par4机器人是一个4自由度并联机器人。它包含静平台14、工作机构19及4个运动链。静平台14上安装有摆杆驱动装置15，这部分的功能是交流伺服电机的转动经过连接件及减速器带动摆杆摆动，摆杆通过球铰17连接传动杆18，传动杆18通过球铰将运动传递到工作机构19，也就是本发明上，通过4个交流伺服电机的位置精确控制，4个摆杆的共同运动将工作机构19的4个连接处也就是本发明的四边形外形的四个顶点进行牵引，将工作机构移动到工作位置，并将工作机构上安装的执行元件调整到合适的角度。之后4个电机的协同运动带动工作机构运动，同时连接在齿轮轴下方的执行元件12也可以完成其在空间中的工作。

Claims (2)

1.一种用于Par4并联机器人的工作机构，包括第一连接臂(1-1)，其特征在于：球铰头(2)粘接在第一连接臂(1-1)上，第一连接板(3-1)的一端通过小转轴(5)与第一连接臂(1-1)的一端铰接，第一连接板(3-1)的另一端铰接第二连接臂(1-2)的一端，第二连接臂(1-2)的另一端铰接第二连接板(3-2)的一端，第二连接板(3-2)的另一端再铰接第一连接臂(1-1)的另一端，第一转轴支臂(4-1)和第二转轴支臂(4-2)的一端与第一连接板(3-1)通过第一大转轴(6-1)铰接，第一转轴支臂(4-1)和第二转轴支臂(4-2)的另一端与第二连接板(3-2)通过第二大转轴(6-2)铰接，第一扇形齿轮(7-1)套在第一大转轴(6-1)中间并与第一连接板(3-1)固定，第二扇形齿轮(7-2)套在第二大转轴(6-2)中间并于第二连接板(3-2)固定，第一扇形齿轮(7-1)与第二扇形齿轮(7-2)都与齿轮轴(8)的齿轮啮合，齿轮轴(8)的上端与第一转轴支臂(4-1)连接，齿轮轴(8)的下端与第二转轴支臂(4-2)连接，螺母(11)将第一套筒(9)固定在齿轮轴(8)的下部，第二套筒(10)连接第一套筒(9)，执行元件(12)被夹紧盘(13)和第二套筒固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于Par4并联机器人的工作机构，其特征在于：所述的第一扇形齿轮(7-1)与第二扇形齿轮(7-2)对称配置。
CN201210084103.1A 2012-03-27 2012-03-27 一种用于Par4并联机器人的工作机构 Expired - Fee Related CN102632499B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210084103.1A CN102632499B (zh) 2012-03-27 2012-03-27 一种用于Par4并联机器人的工作机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210084103.1A CN102632499B (zh) 2012-03-27 2012-03-27 一种用于Par4并联机器人的工作机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102632499A true CN102632499A (zh) 2012-08-15
CN102632499B CN102632499B (zh) 2014-07-02

Family

ID=46617168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210084103.1A Expired - Fee Related CN102632499B (zh) 2012-03-27 2012-03-27 一种用于Par4并联机器人的工作机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102632499B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105904441A (zh) * 2016-06-07 2016-08-31 浙江理工大学 一种两移动两转动四自由度全对称并联机构
CN106313006A (zh) * 2016-10-07 2017-01-11 南京理工大学 一种三支链三平一转四自由度机器人机构
CN106426114A (zh) * 2016-11-24 2017-02-22 天津大学 十字滑块式四支链三平一转高速并联机械手
CN106863264A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 上海沃迪自动化装备股份有限公司 一种四自由度并联机器人动平台
CN107127741A (zh) * 2017-07-10 2017-09-05 勃肯特（北京）机器人技术有限公司 四轴并联活动盘和四轴并联机器人
CN107953316A (zh) * 2017-12-29 2018-04-24 勃肯特（天津）机器人技术有限公司 滑动式活动盘及四轴并联机器人
CN114378794A (zh) * 2022-01-21 2022-04-22 天津工业大学 具有支链末端铰接结构的三平动高速并联机器人

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2017167B1 (en) * 2016-07-14 2018-01-18 Penta Robotics Patents B V Robot arm

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1163975A (zh) * 1996-03-28 1997-11-05 泷源制造株式会社 锁定用手柄装置
EP1084802A2 (en) * 1999-09-17 2001-03-21 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Four-degree-of-freedom parallel robot
CN1378948A (zh) * 2001-12-30 2002-11-13 熊介良 “门内马斯摆杆”与双桨装置
EP2283983A1 (en) * 2005-02-17 2011-02-16 Fundacion Fatronik High-speed parallel robot with four degrees of freedom
CN102229141A (zh) * 2011-04-27 2011-11-02 天津大学 一种可实现四自由度运动的并联机构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1163975A (zh) * 1996-03-28 1997-11-05 泷源制造株式会社 锁定用手柄装置
EP1084802A2 (en) * 1999-09-17 2001-03-21 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Four-degree-of-freedom parallel robot
CN1378948A (zh) * 2001-12-30 2002-11-13 熊介良 “门内马斯摆杆”与双桨装置
EP2283983A1 (en) * 2005-02-17 2011-02-16 Fundacion Fatronik High-speed parallel robot with four degrees of freedom
CN102229141A (zh) * 2011-04-27 2011-11-02 天津大学 一种可实现四自由度运动的并联机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张利敏等: "Delta机械手动力尺度综合", 《机械工程学报》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106863264A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 上海沃迪自动化装备股份有限公司 一种四自由度并联机器人动平台
CN106863264B (zh) * 2015-12-14 2023-10-17 上海沃迪自动化装备股份有限公司 一种四自由度并联机器人动平台
CN105904441A (zh) * 2016-06-07 2016-08-31 浙江理工大学 一种两移动两转动四自由度全对称并联机构
CN105904441B (zh) * 2016-06-07 2017-11-17 浙江理工大学 一种两移动两转动四自由度全对称并联机构
CN106313006A (zh) * 2016-10-07 2017-01-11 南京理工大学 一种三支链三平一转四自由度机器人机构
CN106426114A (zh) * 2016-11-24 2017-02-22 天津大学 十字滑块式四支链三平一转高速并联机械手
CN106426114B (zh) * 2016-11-24 2019-03-19 天津大学 十字滑块式四支链三平一转高速并联机械手
CN107127741A (zh) * 2017-07-10 2017-09-05 勃肯特（北京）机器人技术有限公司 四轴并联活动盘和四轴并联机器人
CN107953316A (zh) * 2017-12-29 2018-04-24 勃肯特（天津）机器人技术有限公司 滑动式活动盘及四轴并联机器人
CN114378794A (zh) * 2022-01-21 2022-04-22 天津工业大学 具有支链末端铰接结构的三平动高速并联机器人
CN114378794B (zh) * 2022-01-21 2023-09-26 天津工业大学 具有支链末端铰接结构的三平动高速并联机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN102632499B (zh) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102632499B (zh) 一种用于Par4并联机器人的工作机构
CN100488735C (zh) 二自由度平面并联机器人机构
US8424411B2 (en) Parallel robot
CN203818136U (zh) 一种三自由度高速并联机器人
CN108621114B (zh) 一种面向大型结构件加工的移动式机器人
CN108818502B (zh) 具有球面转动自由度的两移动一转动的并联机构
CN109079756B (zh) 一种应用于力反馈设备的三自由度并联机构
CN102357879A (zh) 八自由度混联式自动焊接机器人
CN104646881A (zh) 利用多自由度可控摇臂式连杆机构进行焊接施工的方法
CN102601791A (zh) 一种三维平动一维整周转动的并联焊接机器人
CN203228227U (zh) 一种并-串联工业机器人的结构
CN103707291A (zh) 一种多自由度并联机构式可控码垛机器人
CN108557493A (zh) 一种变胞机构式码垛机器人
CN109571444B (zh) 一种两平移一转动的部分解耦并联机构
CN110653799A (zh) 一种具有三移一转的三分支非过约束高速并联机器人
CN202399270U (zh) 一种可控机构式六自由度并联机器人平台
CN105563458A (zh) 一种平面四杆机构的并联机器人
CN202241278U (zh) 八自由度混联式自动焊接机器人
CN104708616A (zh) 三自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人
CN101780671A (zh) 一种解耦并联机构
CN104526688A (zh) 一种(2t)&(2r)四自由度解耦混联机构
CN201800047U (zh) 一种工业机器人空心手腕传动机构
WO2019196398A1 (zh) 一种轨道式大跨度可折展加工机器人
CN104626118A (zh) 一种双动平台四自由度解耦混联机构
CN203293189U (zh) 一种主从支链分离式的二平动并联机器人

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

Granted publication date: 20140702

Termination date: 20180327