CN105922247B - 一种三平移一转动并联机器人平台机械手 - Google Patents

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Abstract

一种三平移一转动并联机器人平台机械手，包含动平台(1)、静平台(0)，以及相同的混合型支链I、支链II，主动杆一(2)的一端与球副平行四边形的短边杆一固定，另一端与机架(0)以转动副一(R11)连接，短边杆二(3)的延伸端，与连杆一(9)的一端以转动副二(R23)连接；连杆二(8)的两端分别以转动副三(R22)、转动副四(R21)连接连杆一(9)的另一端与机架(0)，其中，转动副一(R11)与转动副四(R21)的轴线垂直；同时，连杆三(4)的一端与短边杆二(3)以转动副五(R12)连接，连杆三(4)的另一端与连杆四(5)的一端以转动副六(R13)连接，而连杆四(5)的另一端又和动平台(1)以转动副七(R14)连接，且转动副五(R12)与转动副六(R13)的轴线平行，但与转动副七(R14)的轴线垂直，转动副七(R14)的轴线平行于动平台(1)的法线。

Description

一种三平移一转动并联机器人平台机械手
技术领域
本发明涉及一种三平移一转动并联机器人平台机械手，为机器人操作手等提供一个新型的三平移一转动并联操作手。
背景技术
并联结构的操作手，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，在需要调整工件角度姿态的场合下，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；2000后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提出了一种单平台实现三平移一转动的并联机构，并研制了样机。但上述这些机构结构复杂，机构耦合度k均较大(k＝2)，这使得机构的运动学正解和动力学求解十分困难，从而影响了其开发与应用。因此，实现三平移一转动功能的新型结构都需要发展，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，而提供一类新的三平移一转动并联机器人操作手，它们具有刚性好、结构较简单、易于精密加工；运动学正解和动力学求解比较容易等优点。
本发明提供的一种三平移一转动并联机器人平台机械手，包含动平台(1)、静平台(0)，以及混合型支链I、混合型支链II，混合型支链I中，主动杆一(2)的一端与球副平行四边形(S1S2S3S4)的短边杆一固定，主动杆一(2)的另一端与静平台(0)以转动副一(R11)连接，球副平行四边形的短边杆二(3)的延伸端，与连杆一(9)的一端以转动副二(R23)连接；连杆二(8)的两端分别以转动副三(R22)、转动副四(R21)连接连杆一(9)的另一端与静平台(0)，其中，转动副一(R11)与转动副四(R21)的轴线垂直；同时，连杆三(4)的一端与短边杆二(3)以转动副五(R12)连接，连杆三(4)的另一端与连杆四(5)的一端以转动副六(R13)连接，而连杆四(5)的另一端又和动平台(1)以转动副七(R14)连接，且转动副五(R12)与转动副六(R13)的轴线平行，但与转动副七(R14)的轴线垂直，转动副七(R14)的轴线平行于动平台(1)的法线；混合型支链II的结构与混合型支链I相同，且其上的转动副八(R44)的轴线也平行于动平台(1)的法线；同时，转动副九(R41)的轴线与混合型支链I中的转动副一(R11)不平行。
两条混合型支链上与静平台(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平台机械手，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所示的并联机构可为本发明的实施例之一，其技术方案是这样的：包含动平台1、静平台0，以及混合型支链I、混合型支链II，混合型支链I中，主动杆一2的一端与球副平行四边形S1S2S3S4的短边杆一固定，主动杆一2的另一端与静平台0以转动副一R11连接，球副平行四边形的短边杆二3的延伸端，与连杆一9的一端以转动副二R23连接；连杆二8的两端分别以转动副三R22、转动副四R21连接连杆一9的另一端与静平台0，其中，转动副一R11与转动副四R21的轴线垂直；同时，连杆三4的一端与短边杆二3以转动副五R12连接，连杆三4的另一端与连杆四5的一端以转动副六R13连接，而连杆四5的另一端又和动平台1以转动副七R14连接，且转动副五R12与转动副六R13的轴线平行，但与转动副七R14的轴线垂直，而转动副七R14的轴线平行于动平台1的法线；混合型支链II的结构与混合型支链I相同，且其上的转动副八R44的轴线也平行于动平台1的法线；同时，转动副九R41的轴线与混合型支链I中的转动副一R11垂直。
进一步，两条混合型支链上与静平台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平台机械手，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。

Claims (2)

1.一种三平移一转动并联机器人平台机械手，包含动平台(1)、静平台(0)，以及混合型支链I、混合型支链II，其特征是：混合型支链I中，主动杆一(2)的一端与球副平行四边形(S1S2S3S4)的短边杆一固定，主动杆一(2)的另一端与静平台(0)以转动副一(R11)连接，球副平行四边形的短边杆二(3)的延伸端，与连杆一(9)的一端以转动副二(R23)连接；连杆二(8)的两端分别以转动副三(R22)、转动副四(R21)连接连杆一(9)的另一端与静平台(0)，其中，转动副一(R11)与转动副四(R21)的轴线垂直；同时，连杆三(4)的一端与短边杆二(3)以转动副五(R12)连接，连杆三(4)的另一端与连杆四(5)的一端以转动副六(R13)连接，而连杆四(5)的另一端又和动平台(1)以转动副七(R14)连接，且转动副五(R12)与转动副六(R13)的轴线平行，但与转动副七(R14)的轴线垂直，转动副七(R14)的轴线平行于动平台(1)的法线；混合型支链II的结构与混合型支链I相同，且其上的转动副八(R44)的轴线也平行于动平台(1)的法线；同时，混合型支链II与静平台(0)联接的转动副九(R41)的轴线与混合型支链I中的转动副一(R11)的轴线不平行，其中，混合型支链II与静平台(0)联接的转动副九(R41)，与混合型支链I中的与静平台(0)联接的转动副一(R11)相对应。
2.按权利要求1所述的三平移一转动并联机器人平台机械手，其特征在于：两条混合型支链上与静平台(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，该平台机械手就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人平台机械手，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。
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