CN105269569A - 一种三同轴二维转动一维平动并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三同轴二维转动一维平动并联机构,包括驱动轴、动平台、随动保持机构;所述驱动轴与所述动平台通过两条不同的支链连接,其中一条约束支链含有两个平行四边形机构,另一条支链含有一个平行四边形机构,所述随动保持机构与有约束支链所构成的平行四边形机构相关联,实现动平台始终垂直于随动轴对称中线,以保持动平台固定的姿态,动平台的局部转动自由度采用带传动结构实现。本发明的有益效果是运动方式明确,刚度大且可靠性高,降低了成本,动平台运动灵活,易实现高速、高精度抓放,适用于复杂的抓放环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人,特别是涉及一种机器人的三同轴二维平动一维转动并联机构。
背景技术
并联机构特别适合于高速物流生产线上物料的分拣、搬运和抓放等操作,因此在食品、医药、电子等行业得到普遍应用。美国专利US20090019960A1和欧洲专利EP1084802B1公开了一种可实现三维平动一维转动的并联机构,包括四个主动支链和一个动平台,每条支链包括近架杆和远架杆两部分。上述机构的不足之处在于:动平台尺寸较大,对于点对点的操作,其结构较为复杂。中国专利CN1589191A和CN2511447Y公开了一种二自由度平动并联机构,是由机架、动平台、过渡件和支链组成。上述机构的不足之处在于:其近架杆的驱动分别由安装在机架两端的电机驱动,运动部件的惯性较大且机架所占空间大;由于大量应用平行四边形机构,使得机构整体结构复杂、臃肿;动平台灵活度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种设计结构简单、紧凑,动平台灵活性好,力传递效果好,使用寿命长,高速、高精度、高刚度的三同轴二维转动一维平动并联机构。
本发明的技术方案是:
一种三同轴二维平动一维转动并联机构,包括驱动轴、动平台、随动保持机构;所述驱动轴与所述动平台通过两条不同的支链连接,其中一条约束支链含有两个平行四边形机构,另一条支链含有一个平行四边形机构,所述随动保持机构与有约束支链所构成的平行四边形机构相关联,实现动平台始终垂直于随动轴对称中线,以保持动平台固定的姿态,动平台的局部转动自由度采用带传动结构实现。
优选的,所述驱动轴设有三个,并且采用嵌套式结构,通过轴承支撑实现三个驱动轴之间的相对转动。
优选的,所述并联机构的约束结构包括第一约束杆、第二约束杆、约束接头,第一约束杆一端与随动保持机构由转动副连接,另一端与约束接头由转动副连接;第二约束杆一端与约束接头由转动副连接,另一端与动平台由转动连接。
优选的,所述并联机构还包括主动臂、连接轴、从动臂连杆,两主动臂驱动端与驱动轴通过涨紧套连接,另一端与连接轴由转动副连接。从动臂连杆为平行四边形机构,由从动臂约束架作为支撑,其一端与连接轴由转动副连接,另一端与动平台由转动副连接。
优选的,所述驱动轴上固定设有驱动带轮,且在有约束一端的连接轴上与动平台末端分别固定设有带轮,从而通过O型带传动实现动平台末端的转动自由度。
优选的,所述随动保持机构由随动轴、保持架以及连架杆组成,随动轴与第一约束杆由转动副连接,并过盈安装在与驱动轴固接的轴承上,保持架与随动轴上的导向孔构成移动副连接,连架杆一端与主动臂由转动副连接,另一端与保持架由转动副连接。
本发明具有的优点和积极效果是:
1)机构整体采取卧式布局,三个驱动轴采用嵌套式结构,通过轴承支撑,实现三个驱动轴之间的相对转动,互不干涉。
2)单一支链采用第一约束杆与第二约束杆,进一步简化机构。
3)所述随动保持机构,在并联机构工作过程中,与有约束支链平行四边形机构相关联,保持动平台具有固定的姿态。
4)动平台局部转动自由度采用带传动结构,结构简单,易于实现。避免动平台末端因局部转动自由度的引入结构变复杂。
5)除保持架与随动轴采用移动副连接外,其余所有部件间均采用转动副连接,最大程度的避免了移动副链接时的受力不均匀,摩擦力大,使用寿命短的不足。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2为随动保持机构的结构示意图。
图中:1-驱动轴,2-主动臂,3-随动保持机构,4-第一约束杆,5-O型带,6-带轮,7-约束接头,8-连接轴,9-从动臂约束架,10-第二约束杆,11、12-从动臂连杆,13-动平台,14-随动轴,15-连架杆,16-保持架。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明做详细说明。
本发明公开了一种三同轴二维平动一维转动并联机构,包括驱动轴1、动平台13、随动保持机构3,所述驱动轴1与所述动平台13通过两条不同的支链连接,其中一条支链含有两个平行四边形机构,另一条支链含有一个平行四边形机构。所述随动保持机构3与有约束支链所构成的平行四边形机构相关联,实现动平台13始终垂直于随动轴对称中线,以保持动平台13固定的姿态。
第一约束杆4一端与随动保持机构3由转动副连接,另一端与约束接头7由转动副连接;第二约束杆10一端与约束接头7由转动副连接,另一端与动平台13由转动8连接。
两主动臂2驱动端与驱动轴1通过涨紧套连接,另一端与连接轴8由转动副连接。从动臂连杆11、12为平行四边形机构,由从动臂约束架9作为支撑,其一端与连接轴8由转动副连接,另一端与动平台13由转动副连接。
所述驱动轴1上固定设有驱动带轮,且在有约束一端的连接轴8上与动平台13末端固定设有带轮6,从而通过O型带5传动实现动平台2末端的一个转动自由度。
所述随动保持机构3由随动轴14、保持架16以及连架杆15组成,随动轴14与第一约束杆4由转动副连接,并过盈安装在与驱动轴固接的轴承上,保持架16与随动轴14上的导向孔构成移动副连接,连架杆15一端与主动臂2由转动副连接,另一端与保持架16由转动副连接。
本实施例整体结构紧凑,巧妙运用平行四边形原理,利用随动保持机构使动平台保持一定姿态,并利用带传动实现动平台局部转动,结构简单,易于实现。本发明运动方式明确,刚度大且可靠性高,降低了成本,动平台运动灵活,易实现高速、高精度抓放,适用于复杂的抓放环境。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种三同轴二维转动一维平动并联机构,其特征在于:包括驱动轴、动平台、随动保持机构;所述驱动轴与所述动平台通过两条不同的支链连接,其中一条约束支链含有两个平行四边形机构,另一条支链含有一个平行四边形机构,所述随动保持机构与有约束支链所构成的平行四边形机构相关联,实现动平台始终垂直于随动轴对称中线,以保持动平台固定的姿态,动平台的局部转动自由度采用带传动结构实现。
2.根据权利要求1所述的一种三同轴二维转动一维平动并联机构,其特征在于:所述驱动轴设有三个,并且采用嵌套式结构,通过轴承支撑实现三个驱动轴之间的相对转动。
3.根据权利要求1所述的一种三同轴二维转动一维平动并联机构,其特征在于:所述并联机构的约束结构包括第一约束杆、第二约束杆、约束接头,第一约束杆一端与随动保持机构由转动副连接,另一端与约束接头由转动副连接;第二约束杆一端与约束接头由转动副连接,另一端与动平台由转动连接。
4.根据权利要求1所述的一种三同轴二维转动一维平动并联机构,其特征在于:所述并联机构还包括主动臂、连接轴、从动臂连杆,两主动臂驱动端与驱动轴通过涨紧套连接,另一端与连接轴由转动副连接。从动臂连杆为平行四边形机构,由从动臂约束架作为支撑,其一端与连接轴由转动副连接,另一端与动平台由转动副连接。
5.根据权利要求1所述的一种三同轴二维转动一维平动并联机构,其特征在于:所述驱动轴上固定设有驱动带轮,且在有约束一端的连接轴上与动平台末端分别固定设有带轮,从而通过O型带传动实现动平台末端的转动自由度。
6.根据权利要求1所述的一种三同轴二维转动一维平动并联机构,其特征在于:所述随动保持机构由随动轴、保持架以及连架杆组成,随动轴与第一约束杆由转动副连接,并过盈安装在与驱动轴固接的轴承上,保持架与随动轴上的导向孔构成移动副连接,连架杆一端与主动臂由转动副连接,另一端与保持架由转动副连接。
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