CN103101048A - 三自由度可调臂长并联机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种三自由度可调臂长并联机器人，其特征在于包括：含有电机支撑座的静平台、三组完全相同的分支结构、动平台、多个关节轴承。其中，分支结构具有与电机相连的减速器、可调臂长的驱动臂组件、可调臂长的从动臂；减速器，通过电机支撑座固定在静平台上；驱动臂组件与减速器相连通过关节轴承固定在静平台上；从动臂一端通过关节轴承与驱动臂组件相连，另一端同样通过关节轴承与动平台相连，从而带动动平台在三个方向的运动。本发明结构简洁，传动合理，能够保证较好的刚度和强度，运动精度高，工作空间广，灵活性好，便于安装调试，适于应用推广。

Description

三自由度可调臂长并联机器人
技术背景
本发明涉及一种并联机器人，特别涉及一种三自由度可调臂长并联机器人。 
背景技术 
机器人是生产力高度发展的产物，是高新技术的代表。并联机器人是指末端执行器通过多条独立运动支链连接到基座上，具有闭环机械结构的机器人。相对于只含有一条运动支链的串联机器人，并联机器人具有很多优点，例如机构刚度大、精度高、载重性能好、载能力强、结构紧凑等，在运动学分析方面其位置反解也相对容易。目前，并联机器人已经广泛应用于包装、电子、医疗等场合。 
在工业生产应用中，一般不需要完整的六个自由度即可完成的任务，此时少自由度并联机器人就脱颖而出。 
发明内容
本发明的目的是对并联机器人的结构进行创新，设计一种三自由度可调臂长并联机器人。使得其在工业应用中更加便捷、有效。 
一种三自由度可调臂长并联机器人其特征在于，包括：含有电机支撑座的静平台、三组完全相同的分支结构、动平台、多个关节轴承； 
其中，分支结构具有与电机相连的减速器、可调臂长的驱动臂组 件、可调臂长的从动臂；减速器，通过电机支撑座固定在静平台上；驱动臂组件与减速器相连通过关节轴承固定在静平台上；从动臂一端通过关节轴承与驱动臂组件相连，另一端同样通过关节轴承与动平台相连，从而带动动平台在三个方向的平动。 
进一步，本发明的三自由度可调臂长并联机器人还可以具有这样的特征： 
分支结构还设有过渡轴，减速器还具有输出轴；输出轴通过键与过渡轴联接；驱动臂组件通过过渡轴与减速器相连接；减速器将电机产生的动力通过过渡轴传递给驱动臂，带动驱动臂运动。 
进一步，本发明的三自由度可调臂长并联机器人还可以具有这样的特征： 
驱动臂组件由驱动臂和驱动臂帽组成，通过改变两者间的相对位置，从而调节驱动臂臂长。 
进一步，本发明的三自由度可调臂长并联机器人还可以具有这样的特征： 
从动臂两端采用相反方向的螺纹联接，通过改变从动臂转动方向和螺纹联接的旋入深度，从而调节从动臂臂长。 
发明作用与效果 
本发明的一种三自由度可调臂长并联机器人，采用静平台一体机构，整体性好，抗振性好，有较好的高速性能；采用过渡轴完成减速 器到驱动臂的传动，传动效率高，保证精度；驱动臂、从动臂长度可调，便于安装调试，减少安装带来的误差。本发明结构简洁，传动合理，能够保证较好的刚度和强度，运动精度高，工作空间广，灵活性好，便于安装调试，适于应用推广。 
附图说明
图1三自由度可调臂长并联机器人结构总成示意图。 
图2电机和驱动臂连接示意图。 
图3静平台结构示意图。 
图4驱动臂组件结构示意图。 
图5从动臂组件机构示意图。 
图1中，1为静平台结构，2交流伺服电机和行星减速器，3为驱动臂，4为驱动臂帽，5为关节轴承，6为从动杆，7为动平台。 
图2中，1为静平台，12为电机支撑座，21为交流伺服电机，22为行星减速器，23为内六角螺钉，24为内六角螺钉，25为深沟球轴承，26为键，27为内六角螺钉，28为弹簧垫圈，29为六角薄螺母，3为驱动臂，31为过渡轴。 
图3中，1为静平台。 
图4中，3为驱动臂，4为驱动臂帽，41为螺母，42为内六角螺钉。 
图5中，511、512为关节轴承，52左旋螺柱，53为左旋薄螺母，54为右旋螺柱，55为右旋薄螺母，6为从动杆。 
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明，但本实施例并不限定本发明的范围。 
一种三自由度可调臂长并联机器人，结构如图1所示。机器人由静平台1、动平台7、三组相同的分支结构组成。分支结构包括与交流伺服电机相连的行星减速器2、驱动臂3、平行四边形从动杆6。行星减速器与伺服电机，通过电机支撑座固定在静平台1上；驱动臂与减速器相连，通过关节轴承固定在静平台上；从动杆6一端通过关节轴承5与驱动臂相连，另一端同样通过关节轴承与动平台7相连。三个相同的平行四边形从动杆保证了动平台只能有三个方向的平动自由度。电机通过减速器带动驱动臂旋转，驱动臂通过关节轴承5带动从动杆，从动杆再通过关节轴承带动动平台运动，从而实现了整个并联机器人的运动。 
如图2所示，电机支撑座12通过内六角螺钉24固定在静平台1上，电机21和减速器22通过内六角螺钉23固定在电机支撑座上，减速器输出轴通过键26与过渡轴31相连，深沟球轴承25内圈套在过渡轴上，外圈套在电机支撑座内孔里，并对轴承通过过渡轴的轴肩和电机支撑架的内部阶梯结构实现轴向定位。驱动臂3套在过渡轴31上面，由于过渡轴的一端轴有螺纹，通过六角薄螺母29和弹簧垫圈28将其与驱动臂固定。内六角螺钉27通过过渡轴的中心孔与行星减速器轴的螺纹孔相连接，防止轴向的串动。 
静平台采用图3的结构，整体切割而成，静平台1通过螺栓固定在支架12上，机器人三条运动支链都安装在静平台上，静平台有较好的刚度与强度、不易变形、连接可靠，这样减少了机器人因高速往复运动而产生强烈的振动。 
如图4所示，为便于三条运动链安装，驱动臂长度可以做±2mm的调整。驱动臂3一端通过过渡轴与减速器相连，另外一端与驱动臂帽4连接，驱动臂帽再向下连接关节轴承。如图4，驱动臂3与驱动臂帽4通过四个安装方向相反的螺钉41、螺母42联接固定，保证了连接的对称性和平衡；螺钉在驱动臂上4mm的导向槽中移动，从而改变驱动臂与驱动臂帽的相对位置，实现长度的调节。 
如图5所示，从动杆6两端分别浇注旋向相反的螺柱52和54，然后分别与螺纹旋向相反的关节轴承511、512相连，并通过薄螺母53和56紧固防松动。从动臂可调长度为±3mm。顺时针转动从动杆，两端的螺柱同时旋入关节轴承511、512中，从动臂的长度减少；逆时针转动时，从动臂的长度增加。 
实施例作用与效果 
综上所述，本实施例中的一种三自由度可调臂长并联机器人整体性、抗振性好，有较好的高速性能；驱动臂、从动臂长度可调，便于安装调试，减少安装带来的误差。结构简洁，传动合理，能够保证较好的刚度和强度，运动精度高，工作空间广，灵活性好，适于应用推广。 

Claims (4)

1.一种三自由度可调臂长并联机器人，其特征在于，包括：支架与外框一体的静平台、三组完全相同的分支结构、动平台、多个多个关节轴承；其中， 
所述分支结构具有与电机相连的减速器、可调臂长的驱动臂组件、可调臂长的从动臂； 
所述减速器，通过所述支架固定在所述静平台上； 
所述驱动臂组件，与所述减速器相连，通过所述关节轴承固定在所述静平台上； 
所述从动臂，一端通过所述关节轴承与所述驱动臂组件相连，另一端同样通过所述关节轴承与所述动平台相连，从而带动所述动平台在三个方向的平动。 
2.根据权利要求1所述的三自由度可调臂长并联机器人，其特征还在于：其中， 
所述分支结构还设有过渡轴，所述减速器还具有输出轴； 
所述输出轴通过键与所述过渡轴联接，所述驱动臂组件通过所述过渡轴与所述减速器相连接； 
所述减速器将所述电机产生的动力通过所述过渡轴传递给所述过渡轴，带动所述驱动臂组件运动。
3.根据权利要求1所述的三自由度可调臂长并联机器人，其特征 还在于：其中， 
所述驱动臂组件由驱动臂和驱动臂帽组成，通过改变两者间的相对位置从而调节所述驱动臂臂长。 
4.根据权利要求1所述的三自由度可调臂长并联机器人，其特征还在于：其中， 
所述从动臂两端采用相反方向的螺纹联接，通过改变所述从动臂转动方向和旋入所述螺纹联接的深度，从而调节所述从动臂臂长。 
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