CN104690723A - 两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 - Google Patents
两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104690723A CN104690723A CN201510091182.2A CN201510091182A CN104690723A CN 104690723 A CN104690723 A CN 104690723A CN 201510091182 A CN201510091182 A CN 201510091182A CN 104690723 A CN104690723 A CN 104690723A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- connecting rod
- freedom
- parallel
- rotating frame
- revolute pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种伸缩驱动式两自由度混联机器人，包括设置在基座与末端执行器之间的串联部分和并联部分，所述并联部分包括旋转框、两个驱动装置和两个结构相同的伸缩杆，所述串联部分包括由七个连杆、连接三角板和末端三角板构成的三个平行四边形机构。通过并联部分的驱动作用和串联部分的比例放大和平动，从而将驱动装置的驱动输入最终转化为末端执行器的两个平动自由度运动。本发明机械手采用串并混联拓扑结构，其结构紧凑，减小了运动部件质量，增大了工作空间，提高了运动精度，易实现高速运动，同时移动副的驱动方式可使得该机构的负载能力大幅提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有两自由度的机器人，特别是涉及一种具有两自由度的混联机构的机器人。
背景技术
目前用于机器人空间定位的两自由度机构的主要有两类：串联关节式和平面并联式。串联关节式机构的惯性较大，运动速度低且定位精度较差，平面并联式虽能实现较高的运动速度，但工作范围和作业空间严重受限。
国际上有少数可应用于物料搬运的平面二自由度并联机构。专利文献US 7090458 B2和ZL 01154160.2中均公开了一种可实现二自由度平动的并联机构，主要包括机架、动平台和两对支链；在机架上安装两个伺服电机，动平台通过两个分支与机架连接，形成并联闭环结构；两个支链各含有两个平行四边形机构，分别作为驱动杆组和从动杆组，各运动件之间完全采用转动铰链连接；采用平行四边形支链结构实现动平台的二维平动。上述平面二自由度并联机构的局限性在于：机构中每条支链各含两组平行四边形机构，结构复杂；主动关节为转动驱动，机构的承载能力差，工作空间和运动范围小。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人，其中的伸缩驱动式两自由度混联机器人的串联部分可以将并联部分提供的两个自由度驱动转化为末端执行器的两个平动自由度。本发明机械手采用串并混联拓扑结构，其结构紧凑，减小了运动部件质量，增大了工作空间，提高了运动精度，易实现高速运动，同时移动副的驱动方式可使得该机构的负载能力大幅提升。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种两自由度定位机构，包括基座，旋转框、两个驱动装置和两个结构相同的伸缩杆，所述旋转框与所述基座之间通过转动副连接，两个驱动装置分别各自与一个伸缩杆固接，并通过皮带传动控制所述伸缩杆的伸缩；两个伸缩杆的一端与所述旋转框分别通过转动副连接，两个伸缩杆的另一端通过一共同的转动副连接有第一连杆；所述第一连杆分别通过转动副与第二连杆和第三连杆的一端相连；所述第二连杆的另一端与所述旋转框和第四连杆的一端通过一共同的转动副连接；所述第三连杆上的一点和所述第四连杆的另一端通过转动副A连接，连接后的所述第一连杆、第二连杆、第四连杆和第三连杆构成一平行四边形机构。
本发明提出的一种六自由度混联机器人，包括上述两自由度定位机构，其中，所述旋转框与所述基座的相对转动，所述第三连杆上设置有三自由度手腕。
本发明提出的一种伸缩驱动式两自由度混联机器人，包括设置在基座和末端执行器之间的并联部分和串联部分，所述并联部分包括旋转框、两个驱动装置和两个结构相同的伸缩杆；所述串联部分由第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和第三平行四边形机构构成；所述旋转框与所述基座之间通过转动副连接，两个驱动装置分别各自与一个伸缩杆固接，并通过皮带传动控制所述伸缩杆的伸缩；两个伸缩杆的一端与所述旋转框分别通过转动副连接，两个伸缩杆的另一端通过一共同的转动副连接有第一连杆；所述第一连杆分别通过转动副与第二连杆和第三连杆的一端相连；所述第二连杆的另一端与所述旋转框和第四连杆的一端通过一共同的转动副连接；所述第三连杆上的一点和所述第四连杆的另一端通过转动副A连接，连接后的所述第一连杆、第二连杆、第四连杆和第三连杆构成了第一平行四边形机构；有一连接三角板连接于所述转动副A，所述连接三角板与第五连杆的一端转动连接，所述第五连杆的另一端与所述旋转框转动连接，连接后的所述旋转框、第四连杆、所述连接三角板和第五连杆构成了第二平行四边形机构；所述末端执行器上固定有末端三角板，所述连接三角板与第六连杆的一端转动连接，所述第六连杆的另一端和所述第三连杆的另一端分别与末端三角板转动连接，连接后的所述连接三角板、所述第六连杆、所述末端三角板和所述第三连杆构成了第三平行四边形机构；通过并联部分的驱动作用和串联部分的比例放大和平动，从而将驱动装置的驱动输入最终转化为末端执行器的两个平动自由度运动。
本发明提出的一种伸缩驱动式四自由度混联机器人，在上述伸缩驱动式两自由度混联机器人的基础上，所述旋转框与所述基座相对转动,所述末端执行器自转，最终末端执行器的运动具有两个转动自由度和两个平动自由度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种伸缩驱动式两自由度混联机器人，包括设置在基座与末端执行器之间的并联部分和串联部分，所述并联部分为整个机构提供两自由度驱动输入，所述串联部分具有比例放大和平动的作用，串联部分可以将并联部分提供的两个自由度驱动转化为末端执行器的两个平动自由度。本发明机械手采用串并混联拓扑结构，其结构紧凑，减小了运动部件质量，增大了工作空间，提高了运动精度，易实现高速运动，同时移动副的驱动方式可使得该机构的负载能力大幅提升。
附图说明
图1为本发明伸缩驱动式两自由度混联机器人的整体结构示意图；
图2为图1中所示驱动装置与伸缩杆示意图；
附图标记：1-基座，2-旋转框，3-驱动装置，4-皮带，5-伸缩杆，6-第二连杆，7-第一连杆，8-第四连杆，9-第五连杆，10-第六连杆，11-第三连杆，12-连接三角板，13-末端三角板，14-末端执行器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种伸缩驱动式两自由度混联机器人，包括基座1和末端执行器14，在所述基座1与末端执行器14之间设置有并联部分和串联部分，所述并联部分包括旋转框2、两个驱动装置3和两个结构相同的伸缩杆5；所述串联部分三个平行四边形机构。
所述旋转框2与所述基座1之间通过转动副连接，两个驱动装置3分别各自与一个伸缩杆5固接，并通过皮带传动4控制所述伸缩杆5的伸缩；两个伸缩杆5的一端与所述旋转框2分别通过转动副连接，两个伸缩杆5的另一端通过一共同的转动副连接有第一连杆7。
所述第一连杆7分别通过转动副与第二连杆6和第三连杆11的一端相连；所述第二连杆6的另一端与所述旋转框2和第四连杆8的一端通过一共同的转动副连接；所述第三连杆11和所述第四连杆8的另一端通过转动副A连接，连接后的所述第一连杆7、第二连杆6、第四连杆8和第三连杆11构成了第一平行四边形机构。
有一连接三角板12连接于所述转动副A，所述连接三角板12与第五连杆9的一端转动连接，所述第五连杆9的另一端与所述旋转框2转动连接，连接后的所述旋转框2、第四连杆8、所述连接三角板12和第五连杆9构成了第二平行四边形机构。
所述末端执行器14上固定有末端三角板13，所述连接三角板12与第六连杆10的一端转动连接，所述第六连杆10的另一端和所述第三连杆11的另一端分别与末端三角板13转动连接，连接后的所述连接三角板12、所述第六连杆10、所述末端三角板13和所述第三连杆11构成了第三平行四边形机构。
所述并联部分起到驱动作用，为整个机构提供两自由度驱动输入，所述串联部分起到比例放大和平动的作用；串联部分可以将并联部分两个驱动装置提供的两个自由度的驱动输入最终转化为末端执行器14的两个平动自由度运动。
在上述伸缩驱动式两自由度混联机器人结构的基础上，所述旋转框2与基座1的相对转动，所述末端执行器14可以自转，使得末端执行器14添加两个转动自由度，从而构成了一种伸缩驱动式四自由度混联机器人。
在上述伸缩驱动式两自由度混联机器人结构的基础上，若去除了第五连杆9、第六连杆10，连接三角板12、末端三角板13和末端执行器14，就构成了两自由度定位机构，在该两自由度定位机构上若其中的旋转框2与基座1相对转动，并在第三连杆11上加装一个三自由度手腕，就构成了一种六自由度混联机器人。
本发明中的一种伸缩驱动式两自由度混联机器人采用了混联拓扑结构，固其结构紧凑，减小了运动部件质量，增大了工作空间，提高了运动精度，易实现高速运动。同时移动副的驱动方式可使得该机构的负载能力大幅提升。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种两自由度定位机构，包括基座(1)，其特征在于，该定位机构还包括旋转框(2)、两个驱动装置(3)和两个结构相同的伸缩杆(5)，所述旋转框(2)与所述基座(1)之间通过转动副连接，两个驱动装置(3)分别各自与一个伸缩杆(5)固接，并通过皮带传动(4)控制所述伸缩杆(5)的伸缩；两个伸缩杆(5)的一端与所述旋转框(2)分别通过转动副连接，两个伸缩杆(5)的另一端通过一共同的转动副连接有第一连杆(7)；
所述第一连杆(7)分别通过转动副与第二连杆(6)和第三连杆(11)的一端相连；所述第二连杆(6)的另一端与所述旋转框(2)和第四连杆(8)的一端通过一共同的转动副连接；所述第三连杆(11)上的一点和所述第四连杆(8)的另一端通过转动副A连接，连接后的所述第一连杆(7)、第二连杆(6)、第四连杆(8)和第三连杆(11)构成一平行四边形机构。
2.一种六自由度混联机器人，其特征在于，包括如权利要求1所述两自由度定位机构，其中，所述旋转框(2)与所述基座(1)的相对转动，所述第三连杆(11)上设置有三自由度手腕。
3.一种伸缩驱动式两自由度混联机器人，包括基座(1)和末端执行器(14)，其特征在于，该机器人还包括旋转框(2)、两个驱动装置(3)和两个结构相同的伸缩杆(5)，所述旋转框(2)与所述基座(1)之间通过转动副连接，两个驱动装置(3)分别各自与一个伸缩杆(5)固接，并通过皮带传动(4)控制所述伸缩杆(5)的伸缩；两个伸缩杆(5)的一端与所述旋转框(2)分别通过转动副连接，两个伸缩杆(5)的另一端通过一共同的转动副连接有第一连杆(7)；
所述第一连杆(7)分别通过转动副与第二连杆(6)和第三连杆(11)的一端相连；所述第二连杆(6)的另一端与所述旋转框(2)和第四连杆(8)的一端通过一共同的转动副连接；所述第三连杆(11)的一点和所述第四连杆(8)的另一端通过转动副A连接，连接后的所述第一连杆(7)、第二连杆(6)、第四连杆(8)和第三连杆(11)构成第一平行四边形机构；
有一连接三角板(12)连接于所述转动副A，所述连接三角板(12)与第五连杆(9)的一端转动连接，所述第五连杆(9)的另一端与所述旋转框(2)转动连接，连接后的所述旋转框(2)、第四连杆(8)、所述连接三角板(12)和第五连杆(9)构成第二平行四边形机构；
所述末端执行器(14)上固定有末端三角板(13)，所述连接三角板(12)与第六连杆(10)的一端转动连接，所述第六连杆(10)的另一端和所述第三连杆(11)的另一端分别与末端三角板(13)转动连接，连接后的所述连接三角板(12)、所述第六连杆(10)、所述末端三角板(13)和所述第三连杆(11)构成第三平行四边形机构；
所述旋转框(2)、两个驱动装置(3)和两个伸缩杆(5)构成了并联部分，所述第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和第三平行四边形机构构成了串联部分；通过并联部分的驱动作用和串联部分的比例放大和平动，从而将驱动装置(3)的驱动输入最终转化为末端执行器(14)的两个平动自由度运动。
4.一种伸缩驱动式四自由度混联机器人，其特征在于，包括如权利要求3所述伸缩驱动式两自由度混联机器人，其中，所述旋转框(2)与所述基座(1)相对转动,所述末端执行器(14)自转，最终末端执行器(14)的运动具有一个转动自由度和三个平动自由度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510091182.2A CN104690723A (zh) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | 两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510091182.2A CN104690723A (zh) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | 两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104690723A true CN104690723A (zh) | 2015-06-10 |
Family
ID=53338470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510091182.2A Pending CN104690723A (zh) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | 两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104690723A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105922249A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-07 | 马鞍山马钢表面工程技术有限公司 | 一种环形加热炉的取坯机械手 |
| CN105952860A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-21 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种双四连杆重复展收机构 |
| CN108760397A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-11-06 | 上海大学 | 一种适用于水样采集的对接机构 |
| CN108858247A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-11-23 | 中科新松有限公司 | 机械臂及具有其的乒乓球机器人 |
| CN110596491A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-20 | 安徽上造智能设备科技有限公司 | 一种电缆老化检测装置 |
| CN113083567A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-09 | 清华大学 | 用于喷涂的混联机构和具有其的喷涂机器人、喷涂方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004009188A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Keio Gijuku | マスタ装置、及び、マスタスレーブ装置 |
| CN1535797A (zh) * | 2003-04-10 | 2004-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 两自由度平面并联高速高精度机器人 |
| CN1919545A (zh) * | 2006-09-08 | 2007-02-28 | 清华大学 | 搬运码垛机器人 |
| CN2902981Y (zh) * | 2006-03-08 | 2007-05-23 | 张锦然 | 物品码垛机械搬运装置 |
| WO2009016229A1 (fr) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif articule a pantographes |
| CN103737582A (zh) * | 2013-12-07 | 2014-04-23 | 广西大学 | 一种六自由度高精度先进焊接机器人机构 |
| CN203558404U (zh) * | 2013-10-24 | 2014-04-23 | 东华大学 | 一种用于搬运陶瓷的搬运机 |
-
2015
- 2015-02-28 CN CN201510091182.2A patent/CN104690723A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004009188A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Keio Gijuku | マスタ装置、及び、マスタスレーブ装置 |
| CN1535797A (zh) * | 2003-04-10 | 2004-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 两自由度平面并联高速高精度机器人 |
| CN2902981Y (zh) * | 2006-03-08 | 2007-05-23 | 张锦然 | 物品码垛机械搬运装置 |
| CN1919545A (zh) * | 2006-09-08 | 2007-02-28 | 清华大学 | 搬运码垛机器人 |
| WO2009016229A1 (fr) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif articule a pantographes |
| CN203558404U (zh) * | 2013-10-24 | 2014-04-23 | 东华大学 | 一种用于搬运陶瓷的搬运机 |
| CN103737582A (zh) * | 2013-12-07 | 2014-04-23 | 广西大学 | 一种六自由度高精度先进焊接机器人机构 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105952860A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-21 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种双四连杆重复展收机构 |
| CN105922249A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-07 | 马鞍山马钢表面工程技术有限公司 | 一种环形加热炉的取坯机械手 |
| CN108760397A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-11-06 | 上海大学 | 一种适用于水样采集的对接机构 |
| CN108858247A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-11-23 | 中科新松有限公司 | 机械臂及具有其的乒乓球机器人 |
| CN110596491A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-20 | 安徽上造智能设备科技有限公司 | 一种电缆老化检测装置 |
| CN113083567A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-09 | 清华大学 | 用于喷涂的混联机构和具有其的喷涂机器人、喷涂方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104690723A (zh) | 两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 | |
| CN106737600B (zh) | 一种含有滚珠丝杠动平台的七自由度搬运机器人 | |
| CN103203741B (zh) | 一种三自由度并联机器人机构 | |
| CN106625606B (zh) | 一种从动臂对称布置的七自由度搬运机器人 | |
| CN104708617B (zh) | 一种三自由度定位机构及其多自由度混联机械手 | |
| CN102825595A (zh) | 输入-输出完全解耦的三自由度移动并联机器人机构 | |
| CN105313107A (zh) | 一种具有变胞功能的可旋转式操作臂 | |
| CN107225559B (zh) | 一种可实现scara运动的四自由度高速并联机器人 | |
| CN102060059A (zh) | 基于平行四边形的伸缩四连杆关节传动机构 | |
| CN203901283U (zh) | 具有大工作空间的三自由度混联码垛机械手 | |
| CN103753521A (zh) | 一种齿轮齿条式四自由度高速并联机器人 | |
| CN108638031B (zh) | 具有2t1r和3t两种运动模式的并联机构 | |
| CN104708619A (zh) | 一种动支架三自由度搬运机器人 | |
| CN102303313B (zh) | 一种非对称完全各向同性三自由度空间并联机器人机构 | |
| CN104526687A (zh) | 一种三移一转四自由度解耦并联机构 | |
| CN104708616B (zh) | 三自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 | |
| CN102579137B (zh) | 一种可实现三维平动一维转动的并联手术机械手 | |
| CN104552280A (zh) | 一种两移两转四自由度解耦并联机构 | |
| CN102975197A (zh) | 三维平动二维转动自由度的并联机械手 | |
| CN103231362A (zh) | 一种并联机器人 | |
| CN103753235A (zh) | 一种基于并联模块的多轴联动装置 | |
| CN103273482A (zh) | 一种主从支链分离式的二平动并联机器人 | |
| CN104669252A (zh) | 一种两自由度定位机构及其多自由度混联机械手 | |
| CN103350418B (zh) | 一种高速五自由度并联机械手 | |
| CN102990674B (zh) | 一种a/b轴并联机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150610 |