CN104162885B - 一种三平移精确抓取机器人机构 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种三平移精确抓取机器人机构，涉及机械装置及机器人机构领域。由动平台<b>M</b>、静平台<b>S</b>和三条支路构成。所述第一条支路由导向杆Ⅰ1、伸缩杆Ⅰ2构成，所述第二条支路由导向杆Ⅱ1、伸缩杆Ⅱ2构成；所述第三条支路由连架杆导向杆Ⅲ1、伸缩杆Ⅲ2构成。各支路中导向杆与静平台运采用R副连接，伸缩杆与导向杆均采用P副连接，伸缩杆与动平台均采用C副连接。本机构结构简单紧凑、解耦性优良、控制精确。<b />
Description
技术领域
本发明专利涉及一种三平移精确抓取机器人机构，它是一种可用于数控机床精确定位，空间焊接和维修，航空航天技术装配等领域的机构，属于机械装置及运输技术领域。
背景技术
机器人而且能够在危险、恶劣的环境下完成枯燥重复的工作，而且工作质量可靠稳定。并联机器人广泛运用于数控车床，船舶、航天、仿生、医学等领域。并联机构具有运动低惯量、负载能力强、刚度大等优点。但并联机器人也有局限性：(1)运动学正解困难；(2)运动输入输出具有耦合性，控制较难，高速场合惯性力较大；(3)工作空间较小；(4)制造精度难以保证。科技的高速发展对并联机器人提出了更高的要求。其中，实现高效、精细加工和定位是对并联机器人的永恒要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，运动耦合性低，控制简便且制造精度易保证，而且具有创新性的机构。该机构满足了机器人在高精尖领域的应用要求。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
所述机构由动平台M、静平台S和三条支路构成。所述第一条支路由第一导向杆Ⅰ1、第一伸缩杆Ⅰ2构成；所述第二条支路由第二导向杆Ⅱ1、第二伸缩杆Ⅱ2构成；所述第三条支路由第三导向杆Ⅲ1、第三伸缩杆Ⅲ2构成；各支路导向杆与静平台均运采用R副连接，伸缩杆与导向杆均采用P副连接，伸缩杆与动平台均采用C副连接。
静平台S是等腰直角三角形；第一条支路中的转动副ⅠR和第二条支路中的转动副ⅡR的轴线均平行于其所在的静平台导轨，即转动副ⅠR和ⅡR之间所成角度为90°，第三条支路中转动副ⅢR的轴线垂直于其所在的静平台导轨。
第一条支路、第二条支路中导向杆移动副ⅠP和ⅡP分别与对应支路转动副所在轴线垂直，且分别与对应支路圆柱副垂直；第三条支路导向杆移动副ⅢP所在轴线与该支路转动副所在轴线重合，与该支路圆柱副所在轴线垂直。
动平台M是一个平面三分支架，执行端在支架中心，且在机构运动过程中，三分支分别与其对应的静平台的三边导轨平行。
本发明的优点和积极效果是：
1、该机构结构简单，制造精度易保证，装配要求低。
2、运动耦合性低，运动学正反解容易，控制方便。
3、动平台能实现三平移运动输出。
附图说明
图1是本发明的三维立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种三平移精确抓取机器人机构，由静平台S、动平台M、三条简单支路组成。包括三个移动驱动副ⅠP、ⅡP和ⅢP。
第一条支路中静平台S通过转动副ⅠR与第一T形导向杆Ⅰ1一端相连，第一T形导向杆Ⅰ1另一端通过移动副ⅠP与第一T形伸缩杆Ⅰ2的一端相连，第一T形伸缩杆Ⅰ2的另一端通过圆柱副ⅠC与动平台M连接；ⅠP处置入直线电机，其转动速率由电机控制。
第一条支路中，转动副ⅠR所在等腰直角三角形静平台S的轨道轴线与圆柱副ⅠC所在的三分支动平台M的轨道轴线平行。
第二条支路中，静平台S通过转动副ⅡR与第二T形导向杆Ⅱ1一端相连，第二T形导向杆Ⅱ1另一端通过移动副ⅡP与第二T形伸缩杆Ⅱ2的一端相连，第二T形伸缩杆Ⅱ2的另一端通过圆柱副ⅡC与动平台M连接；ⅡP处置入直线电机，其转动速率由电机控制。
第二条支路中，转动副ⅡR所在等腰直角三角形静平台S的轨道轴线与圆柱副ⅡC所在三分支动平台M的轨道轴线平行。
第三条支路中，静平台S通过转动副ⅢR与第三T形导向杆Ⅲ1一端相连，第三T形导向杆Ⅲ1另一端通过移动副ⅢP与第三T形伸缩杆Ⅲ2的一端相连，第二T形伸缩杆Ⅲ2的另一端通过圆柱副ⅢC与动平台M连接；ⅢP处置入直线电机，其转动速率由电机控制。
第三条支路中，转动副ⅢR轴线与等腰直角三角形静平台S的轨道垂直。
三条支路中，各圆柱副的轨道轴线分别平行于其所在支路的静平台S的三边轨道。
ⅢP单独驱动，可实现动平台z方向位移量的控制；ⅠP与ⅡP可联合驱动，可实现动平台xy平面位移量的控制。
一种三平移精确抓取机器人机构，它是一种可用于数控机床精确定位，空间焊接和维修，航空航天技术装配等领域的机构；能够实现三个自由度驱动三个独立输出方位特征，结构简单，耦合度低，易于控制，运动学控制精确，可作为精确运动传输机构。
Claims (6)
1.一种三平移精确抓取机器人机构，所述机构由动平台M、静平台S和三条支路构成；所述第一条支路由第一导向杆Ⅰ1、第一伸缩杆Ⅰ2构成；所述第二条支路由第二导向杆Ⅱ1、第二伸缩杆Ⅱ2构成；所述第三条支路由第三导向杆Ⅲ1、第三伸缩杆Ⅲ2构成；各支路导向杆与静平台均运采用转动副连接，伸缩杆与导向杆均采用移动副连接，伸缩杆与动平台均采用圆柱副连接；第三条支路的移动副单独驱动，实现动平台M在z方向位移量的控制；第一、二条支路的移动副能够联合驱动，实现动平台M在xy平面位移量的控制，其特征在于：第一条支路中的转动副ⅠR和第二条支路中的转动副ⅡR的轴线均平行于其所在的静平台导轨，即转动副ⅠR和ⅡR之间所成角度为90°，第三条支路中转动副ⅢR的轴线垂直于其所在的静平台导轨；第一条支路、第二条支路中导向杆移动副ⅠP和ⅡP分别与对应支路转动副所在轴线垂直，且分别与对应支路圆柱副垂直；第三条支路导向杆移动副ⅢP所在轴线与该支路转动副所在轴线重合，与该支路圆柱副所在轴线垂直。
2.如权利要求1所述的一种三平移精确抓取机器人机构，其特征在于：第一条支路中，静平台S通过转动副ⅠR与第一T形导向杆Ⅰ1的一端相连，第一T形导向杆Ⅰ1的另一端通过移动副ⅠP与第一T形伸缩杆Ⅰ2的一端相连，第一T形伸缩杆Ⅰ2的另一端通过圆柱副ⅠC与动平台M连接；ⅠP处置入直线电机，其转动速率由电机控制；第一条支路中，转动副ⅠR所在静平台S的轨道轴线与圆柱副ⅠC所在的三分支动平台M的轨道轴线平行。
3.如权利要求1所述的一种三平移精确抓取机器人机构，其特征在于：第二条支路中，静平台S通过转动副ⅡR与第二T形导向杆Ⅱ1的一端相连，第二T形导向杆Ⅱ1的另一端通过移动副ⅡP与第二T形伸缩杆Ⅱ2的一端相连，第二T形伸缩杆Ⅱ2的另一端通过圆柱副ⅡC与动平台M连接；ⅡP处置入直线电机，其转动速率由电机控制；第二条支路中，转动副ⅡR所在静平台S的轨道轴线与圆柱副ⅡC所在三分支动平台M的轨道轴线平行。
4.如权利要求1所述的一种三平移精确抓取机器人机构，其特征在于：第三条支路中，静平台S通过转动副ⅢR与第三T形导向杆Ⅲ1的一端相连，第三T形导向杆Ⅲ1的另一端通过移动副ⅢP与第三T形伸缩杆Ⅲ2的一端相连，第二T形伸缩杆Ⅲ2的另一端通过圆柱副ⅢC与动平台M连接；ⅢP处置入直线电机，其转动速率由电机控制；第三条支路中，转动副ⅢR轴线与静平台S的轨道垂直。
5.如权利要求1所述的一种三平移精确抓取机器人机构，其特征在于：静平台S是等腰直角三角形。
6.如权利要求1所述的一种三平移精确抓取机器人机构，其特征在于：动平台M是一个平面三分支架，执行端在支架中心，且在机构运动过程中，三分支分别与其对应的静平台的三边导轨平行；三条支路中，各圆柱副的轨道轴线分别平行于其所在支路的静平台S的三边轨道。
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