CN103662855B - 一种三自由度并联码垛机械手 - Google Patents
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Abstract
一种三自由度并联码垛机械手，包括机架、约束支链、第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链。所述约束支链为具有空间三个自由度的被动运动支链，由所述第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链共同驱动来完成所述运动。本发明结构简单，机构自身运动质量轻、刚性好、惯性小、动力学性能好，与同类产品相比具有负载能力强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人领域，特别是一种三自由度并联码垛机械手。
背景技术
码垛机器人广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、搬运码垛、集装箱等的自动搬运作业当中。现有的码垛机器人主要有直角坐标型、圆柱坐标型以及关节型等结构类型。其中关节型码垛机器人因其机构紧凑、动作灵活、占地面积小、工作空间大等优点，已逐步成为码垛机器人最主要的结构形式。但这类传统开链式串联结构的码垛机器人的驱动电机都需要安装在关节处，导致机器人手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积等问题，机构动力学性能较差，难以满足高速重载搬运码垛的要求。并联机构是一种动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的机构。因其具有精度高、结构紧凑、刚度高、承载能力强等优点，引起了国内外众多专家学者的关注，相关研究取得了丰硕的成果，在运动模拟器、并联机床、微操作机器人等方面取得了较好的应用。本发明采用并联结构实现机器人码垛运动，能解决传统开链结构码垛机器人手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三自由度并联码垛机械手，可有效提高现有码垛机械手的负载能力。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种三自由度并联码垛机械手，包括机架、约束支链、第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链。
所述约束支链由转台、第一连杆、第二连杆、动平台、第三连杆、保持架和第四连杆组成，转台通过第一转动副与机架联接，转台通过第二转动副与第一连杆联接，第一连杆通过第三转动副与第二连杆联接，第二连杆通过第四转动副与动平台联接，第三连杆通过第五转动副与转台联接，第三连杆通过第六转动副与保持架联接， 保持架通过第三转动副与第一连杆联接，保持架通过第七转动副与第四连杆联接，第四连杆通过第八转动副与动平台联接。
所述第一主动支链由滑块和第一直线驱动器组成，滑块通过移动副在机架上滑动，滑块通过第九转动副带动第一直线驱动器运动，第一直线驱动器通过第十转动副驱动第二连杆运动。
所述第二主动支链为第二直线驱动器，第二直线驱动器一端通过第一虎克铰与机架联接，第二直线驱动器通过第一球面副驱动第一连杆运动。
所述第三主动支链为第三直线驱动器，第三直线驱动器一端通过第二虎克铰与机架联接，第三直线驱动器通过第二球面副驱动第一连杆运动。
本发明的突出优点在于：
1、采用并联结构，杆件做成轻杆，机构重量轻、刚性好；
2、机械手惯量小、运动学与动力学性能好；
3、动平台上安装不同的末端执行器，本机构可应用到装配、焊接、激光、医用等领域。
附图说明
图1为本发明所述一种三自由度并联码垛机械手的第一结构示意图。
图2为本发明所述一种三自由度并联码垛机械手的第二结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
对照图1，一种三自由度并联码垛机械手，包括机架1、约束支链、第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链。
所述约束支链由转台2、第一连杆3、第二连杆4、动平台5、第三连杆6、保持架7和第四连杆8组成，转台2通过第一转动副9与机架1联接，转台2通过第二转动副10与第一连杆3联接，第一连杆3通过第三转动副11与第二连杆4联接，第二连杆4通过第四转动副12与动平台5联接，第三连杆6通过第五转动副13与转台2联接，第三连杆6通过第六转动副14与保持架7联接， 保持架7通过第三转动副11与第一连杆3联接，保持架7通过第七转动副15与第四连杆8联接，第四连杆8通过第八转动副16与动平台5联接。
所述第一主动支链由滑块17和第一直线驱动器18组成，滑块17通过移动副21在机架1上滑动，滑块17通过第九转动副22带动第一直线驱动器18运动，第一直线驱动器18通过第十转动副23驱动第二连杆4运动。
所述第二主动支链为第二直线驱动器19，第二直线驱动器19一端通过第一虎克铰24与机架1联接，第二直线驱动器19通过第一球面副25驱动第一连杆3运动。
所述第三主动支链为第三直线驱动器20，第三直线驱动器20一端通过第二虎克铰26与机架1联接，第三直线驱动器20通过第二球面副27驱动第一连杆3运动。
所述第二转动副10、第三转动副11、第四转动副12、第五转动副13、第六转动副14、第七转动副15以及第八转动副16的轴线全部平行，其中第二转动副10和第五转动副13的轴距与第六转动副14和第三转动副11的轴距相等，第二转动副10和第三转动副11的轴距与第五转动副13和第六转动副14的轴距相等，第七转动副15和第八转动副16的轴距与第三转动副11和第四转动副12的轴距相等，第四转动副12和第八转动副16的轴距与第三转动副11和第七转动副15的轴距相等。
所述约束支链由第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链共同驱动来完成空间三个自由度的运动。
Claims (1)
1.一种三自由度并联码垛机械手，包括机架、约束支链、第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链，其特征在于：
所述约束支链由转台、第一连杆、第二连杆、动平台、第三连杆、保持架和第四连杆组成，转台通过第一转动副与机架联接，转台通过第二转动副与第一连杆联接，第一连杆通过第三转动副与第二连杆联接，第二连杆通过第四转动副与动平台联接，第三连杆通过第五转动副与转台联接，第三连杆通过第六转动副与保持架联接， 保持架通过第三转动副与第一连杆联接，保持架通过第七转动副与第四连杆联接，第四连杆通过第八转动副与动平台联接，
所述第一主动支链由滑块和第一直线驱动器组成，滑块通过移动副与机架联接，滑块通过第九转动副与第一直线驱动器联接，第一直线驱动器通过第十转动副与第二连杆联接，
所述第二主动支链为第二直线驱动器，第二直线驱动器一端通过第一虎克铰与机架联接，第二直线驱动器另一端通过第一球面副与第一连杆联接，
所述第三主动支链为第三直线驱动器，第三直线驱动器一端通过第二虎克铰与机架联接，第三直线驱动器另一端通过第二球面副与第一连杆联接。
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