CN105835042A - 一种三自由度节能机器人机构 - Google Patents

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罗天
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明涉及一种三自由度节能机器人机构，由动平台、定平台和连接所述动平台和所述定平台的三条支链组成，所述三条支链中的第二支链和第三支链结构相同，所述第二支链和所述第三支链自上而下分别由一个球副、一个转动副、一个移动副以及它们之间的连杆组成，三条支链中的第一支链自上而下由一个万向节副、一个球副以及它们之间的连杆组成；本发明机构简单，加工制造容易，运动学模型简单，使得运动学标定和控制变得容易，同时机构关节少，提高了结构刚度。

Description

一种三自由度节能机器人机构
技术领域
本发明涉及节能机械领域，特别是涉及一种三自由度节能机器人机构。
背景技术
现今社会资源紧张，能耗加剧，因此倡导节能环保，用以节约现有能源消耗量，提倡环保型新能源开发，造福社会，而研发有利于节能环保的机械结构也属于节能环保的大课题之一。
并联机器人机构是通过固定平台和运动平台之间用两个以上的支链相连，每个支链由连杆和运动副组成，运动平台具有两个以上的自由度，而且以并联方式驱动的机构，这与传动的串联机器人在机构学、运动学、动力学等方面都有很大的不同。
并联机器人机构广泛应用于数控机床、微动操作、锅炉检修、产品制作加工等技术领域，研究人员也发明了很多并联机构。和串联机器人相比较，并联机器人具有以下特点：
(1)无累积误差，精度较高；
(2)驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；
(3)结构紧凑，刚度高，承载能力大；
(4)完全对称的并联机构具有较好的各向同性；
(5)工作空间较小；
根据这些特点，并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。鉴于并联机器人的上述优点，将并联机器人应用于节能环保领域无疑是一项明智之举。通过并联机器人实现较低的电量输入即可获得高自由度，高机械强度的运动机构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电能输入低、自由度高，运动副数目少，成本较低节能机器人机构。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种三自由度节能机器人机构，由动平台、定平台和连接所述动平台和所述定平台的三条支链组成，所述三条支链中的第二支链和第三支链结构相同，所述第二支链和所述第三支链自上而下分别由一个球副、一个转动副、一个移动副以及它们之间的连杆组成，三条支链中的第一支链自上而下由一个万向节副、一个球副以及它们之间的连杆组成；
第一支链的第一连杆的一端通过万向节副与动平台连接，第一连杆的另一端通过第一球副与定平台连接；
第二支链的第二连杆的一端通过第二球副与动平台连接，第二连杆的另一端通过第一转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第一移动副与定平台连接；
第三支链的第四连杆的一端通过第三球副与动平台连接，第四连杆的另一端通过第二转动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过第二移动副与定平台连接；
其中，第一移动副、第二移动副和第一球副为机构的驱动副。
优选的，所述的动平台为等腰三角形。
优选的，所述的动平台为等腰直角三角形，其中第二球副中心点、第三球副中心点与万向节副中心点的连线夹角为90°。
本发明的有益效果是：
本发明一种三自由度节能机器人机构的机构简单，是一种电能输入低、自由度高，运动副数目少，成本较低节能机器人机构。
附图说明
图1是一种三自由度节能机器人机构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种三自由度节能机器人机构，如图1所示，由动平台10、定平台9和连接上述两平台的三条支链组成，所述三条支链中的第二支链和第三支链结构相同，该两条支链自上而下分别由一个球副、一个转动副、一个移动副以及它们之间的连杆组成，三条支链中的第一支链自上而下由一个万向节副、一个球副以及它们之间的连杆组成；
第一支链的第一连杆L1的一端通过万向节副1与动平台连接，第一连杆L1的另一端通过第一球副2与定平台连接；
第二支链的第二连杆L2的一端通过第二球副3与动平台连接，第二连杆L2的另一端通过第一转动副4与第三连杆L3的一端连接，第三连杆L3的另一端通过第一移动副5与定平台连接；
第三支链的第四连杆L4的一端通过第三球副6与动平台连接，第四连杆L4的另一端通过第二转动副7与第五连杆L5的一端连接，第五连杆L5的另一端通过第二移动副8与定平台连接；
其中，第一移动副5、第二移动副8和第一球副2为机构的驱动副。
所述的动平台为等腰三角形。
另一个实施例，一种三自由度节能机器人机构，如图1所示，由动平台10、定平台9和连接上述两平台的三条支链组成，所述三条支链中的第二支链和第三支链结构相同，该两条支链自上而下分别由一个球副、一个转动副、一个移动副以及它们之间的连杆组成，三条支链中的第一支链自上而下由一个万向节副、一个球副以及它们之间的连杆组成；
第一支链的第一连杆L1的一端通过万向节副1与动平台连接，第一连杆L1的另一端通过第一球副2与定平台连接；
第二支链的第二连杆L2的一端通过第二球副3与动平台连接，第二连杆L2的另一端通过第一转动副4与第三连杆L3的一端连接，第三连杆L3的另一端通过第一移动副5与定平台连接；
第三支链的第四连杆L4的一端通过第三球副6与动平台连接，第四连杆L4的另一端通过第二转动副7与第五连杆L5的一端连接，第五连杆L5的另一端通过第二移动副8与定平台连接；
其中，第一移动副5、第二移动副8和第一球副2为机构的驱动副。
所述的动平台为等腰直角三角形，其中第二球副中心点、第三球副中心点与万向节副中心点的连线夹角为90°。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种三自由度节能机器人机构，其特征在于：由动平台、定平台和连接所述动平台和所述定平台的三条支链组成，所述三条支链中的第二支链和第三支链结构相同，所述第二支链和所述第三支链自上而下分别由一个球副、一个转动副、一个移动副以及它们之间的连杆组成，三条支链中的第一支链自上而下由一个万向节副、一个球副以及它们之间的连杆组成；
第一支链的第一连杆的一端通过万向节副与动平台连接，第一连杆的另一端通过第一球副与定平台连接；
第二支链的第二连杆的一端通过第二球副与动平台连接，第二连杆的另一端通过第一转动副与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端通过第一移动副与定平台连接；
第三支链的第四连杆的一端通过第三球副与动平台连接，第四连杆的另一端通过第二转动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过第二移动副与定平台连接；
其中，第一移动副、第二移动副和第一球副为机构的驱动副。
2.根据权利要求1所述的一种三自由度节能机器人机构，其特征在于：所述的动平台为等腰三角形。
3.根据权利要求2所述的一种三自由度节能机器人机构，其特征在于：所述的动平台为等腰直角三角形，其中第二球副中心点、第三球副中心点与万向节副中心点的连线夹角为90°。
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