CN104354154A - 三平动并联机器人机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三平动并联机器人机构，包括基座、动平台、第一、第二和第三支链；第一支、第二支链呈对称设置；第三支链位于第一、第二支链的中间；第一支链包括第一主动臂和第一从动臂；第二支链包括第二主动臂和第二从动臂；第三支链包括直线移动机构和第三从动机构；第三从动机构为第三A从动臂，第三A从动臂分别以球面副连接直线移动机构、动平台；或者，第三从动机构包括第三B从动臂、第四B从动臂和连接块。有益效果是：采用第一支链、第二支链带着动平台在执行平面内高速平动，第三支链带着动平台在垂直于该执行平面的方向上少量移动的应用场合。该机构更具有针对性，能最大限度的提高工作效率。

Description

三平动并联机器人机构

技术领域

本发明涉及机器人机构，特别是一种三平动并联机器人机构。

背景技术

在电子、食品和药品的自动化搬运生产线上，要完成在空间内的拾放操作(Pick-and-Place)一般需要三个平动自由度。

专利US4976582发明了一种名为Delta的高速并联机器人，能实现空间对称的三自由度平动。但是在很多应用场合，往往要求末端执行装置能在平面内实现高速平动，而在垂直于该平面的方向上仅有少量位移。由于Delta是一种空间对称机构，在这种情况下就不能充分发挥其性能。专利US20050092121、CN02822735.2提出了一种三自由度平动混联机构，该机构由一个能在平面内做两自由度平动的高速并联机构和一个与该平面垂直的单轴纵向进给系统串联而成，可以满足上述的应用要求。但其整个二自由度高速并联机构安装在纵向进给轴上，减慢了纵向移动的速度，增加了控制难度。

发明内容

为了解决上述现有的技术问题，本发明提供一种三平动并联机器人机构，其采用第一支链、第二支链带着动平台在执行平面内高速平动，第三支链带着动平台在垂直于该执行平面的方向上少量移动。

本发明解决上述现有的技术问题，提供一种三平动并联机器人机构，包括基座、动平台、第一支链、第二支链和第三支链；所述第一支链与所述第二支链呈对称设置；所述第三支链位于所述第一支链、所述第二支链的中间；所述第一支链包括第一主动臂和第一从动臂；所述第一主动臂的一端以转动副与所述基座连接、另一端以球面副与所述第一从动臂的一端连接；所述第一从动臂的另一端以球面副与所述动平台连接；所述第二支链包括第二主动臂和第二从动臂；所述第二主动臂的一端以转动副与所述基座连接、另一端以球面副与所述第二从动臂的一端连接；所述第二从动臂的另一端以球面副与所述动平台连接；所述第三支链包括直线移动机构和第三从动机构；所述直线移动机构与所述基座连接，移动方向平行于所述第一主动臂的转动中心线或者所述第二主动臂的转动中心线；所述第三从动机构分别与所述直线移动机构、所述动平台连接；所述第三从动机构为第三A从动臂，所述第三A从动臂分别以球面副连接所述直线移动机构、所述动平台；或者，所述第三从动机构包括第三B从动臂、第四B从动臂和连接块，所述第三B从动臂的两端分别以转动副与所述直线移动机构、所述连接块连接，所述第四B从动臂的两端分别以转动副与所述连接块、所述动平台连接，所述第三B从动臂和所述第四B从动臂的转动副的转动中心线与所述直线移动机构的移动方向平行。

本发明更进一步的改进如下所述。

所述第一主动臂具有第一A定杆，所述动平台具有第一B定杆，所述第一从动臂具有第一A动杆、第一B动杆；所述第一A定杆、第一A动杆、第一B定杆、第一B动杆之间经球面副顺序连接构成一平行四边形；该平行四边形平行于所述第一主动臂的转动中心线。

所述第二主动臂具有第二A定杆，所述动平台具有第二B定杆，所述第二从动臂具有第二A动杆、第二B动杆；所述第二A定杆、第二A动杆、第二B定杆、第二B动杆经球面副顺序连接构成一平行四边形；该平行四边形平行于所述第二主动臂的转动中心线。

所述直线移动机构具有第三A定杆，所述动平台具有第三B定杆，所述第三A从动臂具有第三A动杆、第三B动杆；所述第三A定杆、第三A动杆、第三B定杆、第三B动杆之间经球面副顺序连接构成一平行四边形。

所述直线移动机构具有第四A定杆，所述连接块具有第四B定杆，所述第三B从动臂具有第四A动杆、第四B动杆；所述第四A定杆、第四A动杆、第四B定杆、第四B动杆之间经转动副顺序连接构成一平行四边形，转动副的转动中心线平行于直线移动机构的移动方向；所述连接块具有第五A定杆，所述动平台具有第五B定杆，所述第四B从动臂具有第五A动杆、第五B动杆；所述第五A定杆、第五A动杆、第五B定杆、第五B动杆之间经转动副顺序连接构成一平行四边形，该转动副的转动中心线平行于直线移动机构的移动方向。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：采用第一支链、第二支链带着动平台在执行平面内高速平动，第三支链带着动平台在垂直于该执行平面的方向上少量移动的应用场合。该机构更具有针对性，能最大限度的提高工作效率。

附图说明

图1为本发明一三平动并联机器人机构的示意图。

图2为另一三平动并联机器人机构的示意图。

图3是第一A定杆、第一A动杆、第一B定杆、第一B动杆之间经球面副顺序连接构成一平行四边形的示意图。

图4是第二A定杆、第二A动杆、第二B定杆、第二B动杆经球面副顺序连接构成一平行四边形的示意图。

图5是第三A定杆、第三A动杆、第三B定杆、第三B动杆之间经球面副顺序连接构成一平行四边形的示意图。

图6是第四A定杆、第四A动杆、第四B定杆、第四B动杆之间经转动副顺序连接构成一平行四边形的示意图。

图7是第五A定杆、第五A动杆、第五B定杆、第五B动杆之间经转动副顺序连接构成一平行四边形的示意图。

基座11	动平台12
		第一B定杆121	第二B定杆122
第三B定杆123	第五B定杆124
		第一主动臂131	第一A定杆1311
第一从动臂132	第一A动杆1321
		第一B动杆1322	第二主动臂141
第二A定杆1411	第二从动臂142
		第二A动杆1421	第二B动杆1422
直线移动机构151	第三A定杆1511
		第四A定杆1512	第三A从动臂1521
第三A动杆15211	第三B动杆15212
		第三B从动臂1522	第四A动杆15221
第四B动杆15222	第四B从动臂1523
		第五A动杆15231	第五B动杆15232
连接块1524	第四B定杆15241
		第五A定杆15242

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图7所示，一种三平动并联机器人机构，包括基座11、动平台12、第一支链、第二支链和第三支链。基座11提供安装基础。由第一支链、第二支链带着动平台12在执行平面内的高速平动，由第三支链带着动平台12在垂直于该执行平面的方向上少量移动。第一支链与第二支链呈对称设置；第三支链位于第一支链、第二支链的中间；第一支链包括第一主动臂131和第一从动臂132；第一主动臂131的一端以转动副与基座11连接、另一端以球面副与第一从动臂132的一端连接；第一从动臂132的另一端以球面副与动平台12连接；第二支链包括第二主动臂141和第二从动臂142；第二主动臂141的一端以转动副与基座11连接、另一端以球面副与第二从动臂142的一端连接；第二从动臂142的另一端以球面副与动平台12连接；第三支链包括直线移动机构151和第三从动机构；直线移动机构151与基座11连接，移动方向平行于第一主动臂131的转动中心线或者第二主动臂141的转动中心线；第三从动机构分别与直线移动机构151、动平台12连接；本发明的第三从动机构具有两种方式，第一种：如图1示，第三从动机构为第三A从动臂1521，第三A从动臂1521分别以球面副连接直线移动机构151、动平台12；第二种：如图2示，第三从动机构包括第三B从动臂1522、第四B从动臂1523和连接块1524，第三B从动臂1522的两端分别以转动副与直线移动机构151、连接块1524连接，第四B从动臂1523的两端分别以转动副与连接块1524、动平台12连接，第三B从动臂1522和第四B从动臂1523的转动副的转动中心线与直线移动机构151的移动方向平行。本发明的动平台12在垂直于执行平面的方向上主要受第三条支链控制，特别是第三支链为直线移动机构151及第三B从动臂1522、第四B从动臂1523时，动平台12在沿纵向导轨方向的运动位移与第一支链、第二支链无关，能够实现部分的运动解耦。

本发明的第一主动臂131具有第一A定杆1311，动平台12具有第一B定杆121，第一从动臂132具有第一A动杆1321、第一B动杆1322；第一A定杆1311、第一A动杆1321、第一B定杆121、第一B动杆1322之间经球面副顺序连接构成一平行四边形,如图3示；该平行四边形平行于第一主动臂131的转动中心线。

本发明的第二主动臂141具有第二A定杆1411，动平台12具有第二B定杆122，第二从动臂142具有第二A动杆1421、第二B动杆1422；第二A定杆1411、第二A动杆1421、第二B定杆122、第二B动杆1422经球面副顺序连接构成一平行四边形，如图4示；该平行四边形平行于第二主动臂141的转动中心线。

直线移动机构151具有第三A定杆1511，动平台12具有第三B定杆123，第三A从动臂1521具有第三A动杆15211、第三B动杆15212；第三A定杆1511、第三A动杆15211、第三B定杆123、第三B动杆15212之间经球面副顺序连接构成一平行四边形，如图5示。

直线移动机构151具有第四A定杆1512，连接块1524具有第四B定杆15241，第三B从动臂1522具有第四A动杆15221、第四B动杆15222；第四A定杆1512、第四A动杆15221、第四B定杆15241、第四B动杆15222之间经转动副顺序连接构成一平行四边形，如图6示，转动副的转动中心线平行于直线移动机构151的移动方向；连接块1524具有第五A定杆15242，动平台12具有第五B定杆124，第四B从动臂1523具有第五A动杆15231、第五B动杆15232；第五A定杆15242、第五A动杆15231、第五B定杆124、第五B动杆15232之间经转动副顺序连接构成一平行四边形，如图7示，该转动副的转动中心线平行于直线移动机构151的移动方向。

本发明采用第一支链、第二支链实现执行平面内的高速平动，第三支链在垂直于该执行平面的方向上仅有少量位移的应用场合。该机构更具有针对性，能最大限度的提高工作效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种三平动并联机器人机构，包括基座、动平台、第一支链、第二支链和第三支链；

其特征在于：

所述第一支链与所述第二支链呈对称设置；所述第三支链位于所述第一支链、所述第二支链的中间；

所述第一支链包括第一主动臂和第一从动臂；所述第一主动臂的一端以转动副与所述基座连接、另一端以球面副与所述第一从动臂的一端连接；所述第一从动臂的另一端以球面副与所述动平台连接；

所述第二支链包括第二主动臂和第二从动臂；所述第二主动臂的一端以转动副与所述基座连接、另一端以球面副与所述第二从动臂的一端连接；所述第二从动臂的另一端以球面副与所述动平台连接； 

所述第三支链包括直线移动机构和第三从动机构；所述直线移动机构与所述基座连接，移动方向平行于所述第一主动臂的转动中心线或者所述第二主动臂的转动中心线；所述第三从动机构分别与所述直线移动机构、所述动平台连接；

所述第三从动机构为第三A从动臂，所述第三A从动臂分别以球面副连接所述直线移动机构、所述动平台；

或者，所述第三从动机构包括第三B从动臂、第四B从动臂和连接块，所述第三B从动臂的两端分别以转动副与所述直线移动机构、所述连接块连接，所述第四B从动臂的两端分别以转动副与所述连接块、所述动平台连接，所述第三B从动臂和所述第四B从动臂的转动副的转动中心线与所述直线移动机构的移动方向平行。

2.根据权利要求1所述的三平动并联机器人机构，其特征在于：所述第一主动臂具有第一A定杆，所述动平台具有第一B定杆，所述第一从动臂具有第一A动杆、第一B动杆；所述第一A定杆、第一A动杆、第一B定杆、第一B动杆之间经球面副顺序连接构成一平行四边形；该平行四边形平行于所述第一主动臂的转动中心线。

3.根据权利要求2所述的三平动并联机器人机构，其特征在于：所述第二主动臂具有第二A定杆，所述动平台具有第二B定杆，所述第二从动臂具有第二A动杆、第二B动杆；所述第二A定杆、第二A动杆、第二B定杆、第二B动杆经球面副顺序连接构成一平行四边形；该平行四边形平行于所述第二主动臂的转动中心线。

4.根据权利要求1所述的三平动并联机器人机构，其特征在于：所述直线移动机构具有第三A定杆，所述动平台具有第三B定杆，所述第三A从动臂具有第三A动杆、第三B动杆；所述第三A定杆、第三A动杆、第三B定杆、第三B动杆之间经球面副顺序连接构成一平行四边形。

5.根据权利要求1所述的三平动并联机器人机构，其特征在于：所述直线移动机构具有第四A定杆，所述连接块具有第四B定杆，所述第三B从动臂具有第四A动杆、第四B动杆；所述第四A定杆、第四A动杆、第四B定杆、第四B动杆之间经转动副顺序连接构成一平行四边形，转动副的转动中心线平行于直线移动机构的移动方向；

所述连接块具有第五A定杆，所述动平台具有第五B定杆，所述第四B从动臂具有第五A动杆、第五B动杆；所述第五A定杆、第五A动杆、第五B定杆、第五B动杆之间经转动副顺序连接构成一平行四边形，该转动副的转动中心线平行于直线移动机构的移动方向。