CN104608118B - 一种三支链六自由度机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三支链六自由度机器人，其技术特点是：在动平台与固定平台之间安装有三个结构相同的支链，每个支链均包括连杆电机、两个连杆、连接套和四连杆组件，第一连杆的一端与连杆电机相连接，第一连杆的另一端与第二连杆采用球铰副相连接，第二连杆与动平台之间采用球铰副连接，第二连杆与连接套采用移动副连接；四连杆组件包括上部杆件、两个驱动杆及两个驱动杆电机，上部杆件两端分别与两个驱动杆相连接，两个驱动杆分别与两个驱动杆电机相连接，上部杆件与连接套采用球铰副相连接。本发明具有结构简单可靠、动平台运动平稳等特点，并且具有较好的驱动能力、鲁棒性、承载力，可以根据不同的需要应用于机床、机器人检测等领域。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其是一种三支链六自由度机器人。
背景技术
自1938年首次提出并联机器人以来，因其具较大刚度、较强的承载能力、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等特点,广泛应用于社会的各个领域。目前，常见的有2自由度、3自由度、4自由度、6自由度并联机器人；其中，6自由度并联机构的一个本质特征是每个分支具有六个独立的自由度，或者说每个分支都必须能生成一个六维的位移群。因此，在Stewart六自由度并联机构的基础上，改变分支中运动副的种类、排列顺序以及方向等，同时保持分支的六个独立自由度，即可得到新的六自由度并联机构机型。
六自由度并联机构机型较为代表的有：1997年Byun等人提出了3-PPSP六自由度并联机构、德国的斯图加特大学提出的Linpaod构型、刘辛军等人提出的高灵活特性的三自由度空间并联机(中国专利CN102626871)以及河北工业大学张建军等人提出的一种六自由度三支链并联机器人机构(中国专利CNCN102699904)。
上述六自由度并联机构的导轨通常垂直于静平台，对称分布排列且所需驱动较多，控制方法复杂(如3-PPSP并联机构，9个驱动)，或者产生的运动形式相对较少(如中国专利CN102626871，3个自由度)。此外，单个支链的运动精度严重影响动平台运动形式，难以达到在各领域的应用效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、精度高、控制灵活性的三支链六自由度机器人。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种三支链六自由度机器人，包括动平台和固定平台，在动平台与固定平台之间安装有三个结构相同的支链，每个支链均包括连杆电机、两个连杆、连接套和四连杆组件，第一连杆的一端与连杆电机相连接，第一连杆的另一端与第二连杆采用球铰副相连接，第二连杆与动平台之间采用球铰副连接，第二连杆与连接套采用移动副连接；四连杆组件包括上部杆件、两个驱动杆及两个驱动杆电机，上部杆件两端分别与两个驱动杆相连接，两个驱动杆分别与两个驱动杆电机相连接，上部杆件与连接套采用球铰副相连接。
而且，所述连杆电机通过电机支架固装在固定平台上，该连杆电机与第一连杆采用销轴方式相连接。
而且，所述驱动杆电机均通过电机支架固装在固定平台上，驱动杆电机与驱动杆采用销轴方式相连接。
而且，上部杆件两端与两个驱动杆分别通过销轴相连接。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明采用三支链六自由度的并联结构，每个支链均配置有两组驱动，驱动之间相对耦合，具有较高的灵活性，每个支链的运动形式相对简单，容易保证该机构在操作过程中的精度和质量，可以根据不同的需要应用于机床、机器人检测等领域。
2、本发明针对不同的应用领域，可将与第一连杆相连的连杆电机作为主要驱动源，将四连杆底部的驱动连杆电机作为协同驱动源，以帮助动平台快速准备的定位；也可以将四连杆底部的驱动连杆电机作为主要驱动源，将与第一连杆相连的连杆电机作为协同驱动源，以帮助动平台快速准备的定位。
3、本发明设计合理，具有结构简单可靠、动平台运动平稳等特点，并且具有较好的驱动能力、鲁棒性、承载力，可以根据不同的需要应用于机床、机器人检测等领域。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是支链的结构示意图；
图中，1-固定平台，2-动平台，3-电机支架，4-连杆电机，5-第一连杆，6-第二连杆，7-连接套，8-第一驱动杆件，9-第二驱动杆件，10-上部杆件，11-球铰副，12-球铰副，13-球铰副，14-驱动杆电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种三支链六自由度机器人，如图1及图2所示，包括安装执行器的动平台(2)和固定平台(1)，在动平台(2)与固定平台(1)之间安装有三个结构相同的支链。每个支链均由安装在固定平台的电机支架(3)、连杆电机(4)、第一连杆(5)、第二连杆(6)、连接套(7)和四连杆组件组成，所述的四连杆组件由上部杆件(10)、第一驱动杆(8)、第二驱动杆(9)及驱动杆电机(14)组成。下面以其中一个支链为例说明每个支链的结构：
第一连杆(5)的一端与固定平台上的连杆电机(4)之间采用销轴形式连接，第一连杆(5)的另一端与第二连杆(6)之间采用球铰副(12)形式连接；第二连杆(6)与动平台之间采用球铰副(11)形式连接；第二连杆(6)与连接套(7)之间采用移动副连接，该连接套(7)具有一个方形的孔与第二连杆(6)采用移动副形式配合；该连接套(7)与四连杆组件的上部杆件(10)之间采用球铰副(13)形式连接。四连杆组件的杆件之间均采用销轴(R)形式连接，第一驱动杆(8)和第二驱动杆(9)分别与驱动杆电机(14)采用销轴形式连接。
固定平台上的两个驱动杆电机(14)分别驱动第一驱动杆(8)和第二驱动杆(9)，伴随带动上部连杆(10)并经球铰副(13)和连接套(7)拉动第二连杆(6)从而驱动平台(2)做六自由度运动，在此过程中，连接套(7)在第二连杆(6)上移动。固定平台上的连杆电机(4)驱动第一连杆(5)，伴随带动第二连杆(6)来驱使动平台(2)做六自由度运动，在此过程中，第一连杆(5)绕连杆电机(4)轴线转动，带动第二连杆(6)沿连接套(7)移动。通过驱动杆电机(14)和连杆电机(4)控制平台(2)做六自由度运动。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种三支链六自由度机器人，包括动平台和固定平台，其特征在于：在动平台与固定平台之间安装有三个结构相同的支链，每个支链均包括连杆电机、两个连杆、连接套和四连杆组件，第一连杆的一端与连杆电机相连接，第一连杆的另一端与第二连杆采用球铰副相连接，第二连杆与动平台之间采用球铰副连接，第二连杆与连接套采用移动副连接；四连杆组件包括上部杆件、两个驱动杆及两个驱动杆电机，上部杆件两端分别与两个驱动杆相连接，两个驱动杆分别与两个驱动杆电机相连接，上部杆件与连接套采用球铰副相连接。
2.根据权利要求1所述的一种三支链六自由度机器人，其特征在于：所述连杆电机通过电机支架固装在固定平台上，该连杆电机与第一连杆采用销轴方式相连接。
3.根据权利要求1所述的一种三支链六自由度机器人，其特征在于：所述驱动杆电机均通过电机支架固装在固定平台上，驱动杆电机与驱动杆采用销轴方式相连接。
4.根据权利要求1所述的一种三支链六自由度机器人，其特征在于：上部杆件两端与两个驱动杆分别通过销轴相连接。
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