CN104858855A - 一种基于模组的三平动自由度并联机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有三维平动自由度的并联机构，包括固定架、模组、动平台以及布置在所述动平台与模组滑块之间的三对从动臂；所述模组在空间三角对称分布，且与固定架上平面成45°分布；三对从动臂为两条等长从动杆组成的平行四边形结构，两端与模组滑块及动平台通过球铰连接，从动臂上下两处均有拉簧拉紧并消隙；三个模组在伺服电机驱动下可独立动作，进而实现动平台的三维平动。有益效果是：三个模组的空间分布方式使得工作空间与机构本身空间比值较为理想；采用平行四边形结构的支链有效保证了动平台的姿态保持度，同时三个从动臂和动平台连接为过约束，有效保证该机构在整个工作空间的刚度；而且，与转动副驱动的并联机构相比，模组的高精度使得本机构能够实现更高的运行精度。

Description

一种基于模组的三平动自由度并联机构

技术领域

本发明涉及一种工业机器人，特别是涉及一种具有空间三维平动自由度的并联机构。

背景技术

在电子、轻工等行业里，通常需要以较高的速度和较高的精度实现目标物的抓放操作。这类装置通常要求动平台能够实现三自由度平动而不改变动平台的姿态。

目前，实现此类运动的机构主要分为两种：一种是采用串联构型，垂直的布置三串联的移动副，这种串联结构增加了运动平台的质量，限制了末端运动的速度和加速度，一般很难达到较高的操作速度；另外一种是采用并联机构，如现有专利CH1985005348856，CN101244558的设计，此类机构采用由外转动／转动副驱动，驱动器可布置在机架上，且从动臂可做成轻杆，因此可获得很高的速度和加速度，但是受传动链限制，这种结构精度相对较差。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够实现动平台三维平动的并联机构，其采用三个模组驱动实现动平台在较高的速度下的高精度动作。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于模组的三平动自由度并联机构，包括固定架、模组、动平台以及布置在所述动平台与模组滑块之间的三对从动臂；所述模组在空间三角对称分布，且与固定架上平面成45°分布；三对从动臂为两条等长从动杆组成的平行四边形结构，两端与模组滑块及动平台通过球铰连接，从动臂上下两处均有拉簧拉紧并消隙；三个模组在伺服电机驱动下可独立动作，进而实现动平台的三维平动。

本发明具有的优点和积极效果是：结构简单，运动方式明确，可满足较高速度前提下高精度的三维平动抓放操作要求。与三个模组共面或平行的并联机床相比，本发明中三个模组的空间分布方式使得工作空间与机构本身空间比值较为理想；采用平行四边形结构的从动臂有效保证了动平台的姿态保持度，同时三个从动臂和动平台连接为过约束，有效保证该机构在整个工作空间的刚度；与转动副驱动的并联机构相比，模组的高精度使得本机构能够实现更高的运行精度。此外，动平台上方便额外扩展电机，以满足特定条件下目标的转动需求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1、固定架，2、模组，3、模组滑块，4、从动臂，5、从动杆I，6、从动杆II，7、动平台，8、从动臂与动平台连接球铰对，9、下拉簧，10、上拉簧，11、从动臂与模组滑块连接球铰对，12、驱动电机。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

本发明是一种具有三维平动自由度的并联机构，包括固定架1、空间三角对称分布且与固定架上表面呈45°分布的三个模组2、模组滑块3、动平台7以及对称布置在所述模组滑块3与动平台7之间的三条从动臂4；每条从动臂为由从动杆I5、从动杆II6构成的平行四边形结构，上下处由下拉簧9、上拉簧10拉紧并消隙；三条平行四边形结构的从动臂限制了动平台的三维转动自由度，同时曾强了机构在整个工作空间的刚度；从动臂4与模组滑块3之间通过球铰对11连接，与动平台之间通过球铰对8连接。驱动电机驱动模组滑块3沿模组做相对移动，在三条从动臂的限制下，动平台可实现三维平动。

本发明与现有技术相比，其不同点在于：

(1)三个模组在空间三角对称分布，可保证机构有较高的刚度，受力平衡，从而满足运动的稳定性；三个模组与固定架上表面成45°保证了机构工作空间可机构本身所占空间的比值相对较高。

(2)模组具有较高的精度，与采用转动副驱动的并联机构相比，采用模组驱动实现动平台的三维平动能够获得更高的精度。

本发明所述机构结构简单，运动方式明确，可满足高精度三维抓放操作的要求。采用三个三角对称、并与固定架上表面成一定角度分布的模组驱动，提高动平台姿态保持度的同时，亦使本机构能够实现更高的运行精度。

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 (7)

1.一种具有三维平动自由度的并联机构，包括固定架、三组模组、动平台以及布置在所述动平台与模组滑块之间的三对从动臂；所述模组在空间三角对称，且与固定架上平面成45°分布；三对从动臂为两条等长从动杆组成的平行四边形结构，两端与模组滑块及动平台通过成对的球铰连接，从动臂上下两处均有拉簧拉紧并消隙；三个模组滑块在伺服电机驱动下可独立动作，进而使得动平台实现三维平动。

2.根据权利要求1所述的具有三维平动自由度的并联机构，其特征在于，所述运动驱动机构为三个模组，当然，直线电机驱动等类似的驱动方式也在权利要求范围内。

3.根据权利要求1所述的具有三维平动自由度的并联机构，其特征在于，三个模组固定在固定架上，在空间三角对称，且与固定架平面呈45°分布，当然空间非三角对称及其他角度的分布方式也在权利要求范围内。

4.根据权利要求1所述的具有三维平动自由度的并联机构，其特征在于，所述三个从动臂为平行四边形结构，两端均通过球铰链与模组滑块及动平台连接。

5.根据权利要求1所述的具有三维平动自由度的并联机构，其特征在于，动平台上以及模组滑块上成对的两个球铰球心连线与模组布置方向垂直。

6.组成从动臂的两条从动杆之间的支撑部件可为拉簧、压簧或者非弹性部件。

7.根据权利要求1所述的具有三维平动自由度的并联机构，其特征在于，组成从动臂的两条从动杆之间的支撑部件可为拉簧、压簧或者非弹性部件。