CN105127978B

CN105127978B - 一种三平移一转动并联机器人

Info

Publication number: CN105127978B
Application number: CN201510564382.5A
Authority: CN
Inventors: 沈惠平; 杨廷力; 朱小蓉; 邓嘉鸣; 石宝钱
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2017-07-14
Anticipated expiration: 2035-09-08
Also published as: CN105127978A

Abstract

一种三平移一转动并联机器人，包含输出动平台(1)、中间平台(2)、静平台(0)，以及两条相同的球副平行四边形型第I支链、第Ⅱ支链，和两条无约束型S‑S‑R、S‑S‑P或S‑P‑S支链，其特征是：球副平行四边形型第I支链或第Ⅱ支链上，驱动杆(3)的一端与静平台(0)以转动副一(R₁₁)连接，驱动杆(3)的另一端与由四个球副和四个杆组成的球副平行四边形的一端短边杆固定连接，球副平行四边形的另一端短边杆与中间平台(2)固定；但第I支链、第Ⅱ支链上，与静平台(0)连接的两个转动副的轴线不能为平行；输出动平台(1)与中间平台(2)用转动副二(R₀)连接后，再用两条无约束型S‑S‑R或S‑S‑P或S‑P‑S支链与静平台(0)连接；该种并联机器人具有结构简单、制造容易、定位精度高等优点。

Description

一种三平移一转动并联机器人

技术领域

本发明涉及一种并联机器人，为机器人操作手提供一个新型的三平移一转动并联机器人。

背景技术

并联结构的操作手已得到了工业应用，特别是实现空间三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位装配、搬运、分拣、上下料等工艺上发挥了很好的作用；而具有三平移一转动功能的并联操作手，在需要调整工件姿态的场合下，更是不可缺少。为此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基础上，再串联一条R-U-P-U-R支链或S-P-S支链，构成了一个具有三平移一转动功能的混联操作手；2003年杨廷力申请的专利200310106012.4，提出了一组5个三平移一转动并联机构，但没有研制样机；后来2006年开始，Pierrot等相继发明了H4、I4、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一转动)操作手，黄田教授开发了四自由度三平移一转动的Cross-IV型高速搬运机器人；而专利201210435375.1提出了一种实现三平移一转动的并联机构，并研制了样机。但相对于三平移的Delta操作手来说，一方面，这些机构结构复杂，没有得到很好的开发与应用，另一方面，实现三平移一转动功能的新型结构和应用都需要发展。

因此，三平移一转动的并联机构的发展和实用化，需要创造出优于现有机构的新机型。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术的不足而提供一种新的三平移一转动并联机构，这种机构具有刚性好、结构较简单、易于精密加工，且运动学正解简单，存在部分控制解耦性等优点。

本发明提供的一种三平移一转动并联机器人，一种三平移一转动并联机器人，包含输出动平台(1)、中间平台(2)、静平台(0)，以及两条相同的球副平行四边形型第I支链、第Ⅱ支链，和两条无约束型S-S-R、S-S-P或S-P-S支链，其特征是：球副平行四边形型第I支链或第Ⅱ支链上，驱动杆(3)的一端与静平台(0)以转动副一(R₁₁)连接，驱动杆(3)的另一端与由四个球副和四个杆组成的球副平行四边形的一端短边杆固定连接，球副平行四边形的另一端短边杆与中间平台(2)的一边固定；中间平台(2)上与两个球副平行四边形的两个短边杆相连接的两条边不能平行，也不能重合；在两个球副平行四边形的两个长边杆之间距离等于其短边杆的任意两点之处，须用一杆带两个转动副连接，这两个转动副位于该两点之处；但第I支链、第Ⅱ支链上，与静平台(0)连接的两个转动副的轴线不能为平行；输出动平台(1)与中间平台(2)用转动副二(R₀)连接后，再用两条无约束型S-S-R或S-S-P或S-P-S支链与静平台(0)连接；同时，球副平行四边形型第I支链或第Ⅱ支链上的四个球副可用虎克铰替代；

每条支链上与静平台(0)联接的四个转动副为驱动副，可以用移动副来替代；且当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该装置就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。

附图说明

附图1为本发明的三平移一转动并联机器人的实施例之一的结构简图示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。

附图1所示的并联机器人可为本发明的实施例之一，其技术方案是这样的：一种三平移一转动并联机器人，包含输出动平台1、中间平台2、静平台0，以及两条相同的球副平行四边形型第I支链、第Ⅱ支链，和两条无约束型S-S-R、S-S-P或S-P-S支链；在球副平行四边形型第I支链或第Ⅱ支链上，驱动杆3的一端与静平台0以转动副一R₁₁连接，驱动杆3的另一端与由四个球副和四个杆组成的球副平行四边形的一端短边杆固定连接，球副平行四边形的另一端短边杆与中间平台2的一条边i固定，中间平台2上与两个球副平行四边形的两个短边杆相连接的两条边i和j不能平行，也不能重合；在两个球副平行四边形的两个长边杆4、5之间距离等于其短边杆的任意两点之处，须用一连杆m带两个转动副R_a,R_b连接，这两个转动副位于该两点之处；但第I支链、第Ⅱ支链上，与静平台0连接的两个转动副的轴线不能为平行；输出动平台1与中间平台2用转动副二R₀连接后，再用两条无约束型S-S-R支链与静平台0连接，即S-S-R型支链的R端用转动副三R₃₁与静平台0连接，S-S-R型支链的S端用球副一S₁₀与动平台1连接，S-S-R型支链的两个连接杆9和10用球副二S₉连接，这里S表示球副，R表示转动副；同时，球副平行四边形型第I支链或第Ⅱ支链上的四个球副可用虎克铰替代；而每条支链上与静平台0联接的转动副，可以用移动副来替代。

当与静平台0联接的四个转动副R₁₁、R₂₁、R₃₁、R₄₁为驱动时，就可使动平台1实现三维平移及绕动平台1上转动副二R₀轴线的一维转动输出；当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该装置就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。

Claims

1.一种三平移一转动并联机器人，包含输出动平台(1)、中间平台(2)、静平台(0)，以及两条相同的球副平行四边形型第I支链、第Ⅱ支链，和两条无约束型S-S-R、S-S-P或S-P-S支链，其特征是：球副平行四边形型第I支链或第Ⅱ支链上，驱动杆(3)的一端与静平台(0)以转动副一(R₁₁)连接，驱动杆(3)的另一端与由四个球副和四个杆组成的球副平行四边形的一端短边杆固定连接，球副平行四边形的另一端短边杆与中间平台(2)的一边固定，中间平台(2)上与两个球副平行四边形的两个短边杆相连接的两条边不能平行，也不能重合；在两个球副平行四边形的两个长边杆之间距离等于其短边杆的任意两点之处，须用一杆带两个转动副连接，这两个转动副位于该两点之处；但第I支链、第Ⅱ支链上，与静平台(0)连接的两个转动副的轴线不能为平行；输出动平台(1)与中间平台(2)用转动副二(R₀)连接后，再用任意两条无约束型S-S-R或S-S-P或S-P-S支链与静平台(0)连接。

2.按权利要求1所述的三平移一转动并联机器人，其特征在于：球副平行四边形型第I支链或第Ⅱ支链上的四个球副可用虎克铰替代。

3.按权利要求1或2所述的三平移一转动并联机器人，其特征在于：每条支链上与静平台(0)联接的四个转动副为驱动副，可以用移动副来替代；且当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该装置就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。