CN106272344A - 具有三移二转五自由度的Hex‑Delta机器人 - Google Patents

具有三移二转五自由度的Hex‑Delta机器人 Download PDF

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郭为忠
林荣富
赵冬华
韩有承
王旭
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Shanghai Jiaotong University
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    • 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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Abstract

一种具有三移二转五自由度的Hex‐Delta机器人，包括：动平台、静平台以及两端分别与动、静平台相连的五条运动支链，其中：第一至第五运动支链的一端各自通过转动副与静平台相连，第一和第三运动支链的另一端与动平台通过两个球副连接，第二、第四和第五运动支链的另一端各自通过转动副与动平台连接。本发明能够实现末端构件的三维移动、绕水平轴和竖直轴线连线的二维转动。本装置具有速度快、电机都安装在静平台处、末端转动惯量小、安装容易等特点，可用于点焊、喷涂和分拣等场合。

Description

具有三移二转五自由度的Hex‐Delta机器人
技术领域
本发明涉及的是一种机器人设计制造领域的技术，具体是一种具有三移二转五自由度的Hex‐Delta机器人。
背景技术
并联机构通常由动平台和固定平台通过多运动支链联结而成，较串联机构，具有结构紧凑、刚度、承载能力强、累积误差小等优点，故得到广泛的工程实际应用中；串联机构具有工作空间大等优点；混联机构则兼具并、串联机构的优点，故广泛应用于工程实际中。Delta机器人可实现三个移动和绕Z轴的转动，一般由静平台、动平台、静平台和第三运动支链和一条中间传动支链组成，可完成高速分拣、插装、封装、包装等操作。但不能绕着水平轴线连线转动，所以难以满足较复杂的工作任务，在一定程度上限制其应用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种具有三移二转五自由度的Hex‐Delta机器人，具有速度快、电机都安装在静平台处、末端转动惯量小、安装容易等特点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：动平台、静平台以及两端分别与动、静平台相连的五条运动支链，其中：第一至第五运动支链的一端各自通过转动副与静平台相连，第一和第三运动支链的另一端与动平台通过两个球副连接，第二、第四和第五运动支链的另一端各自通过转动副与动平台连接。
所述的第一和第三运动支链结构相同，均包括：一个转动副和一个由四个球副连接组成的四边形机构。
所述的第二和第四运动支链结构相同，均包括：两个转动副和一个由四个球副连接组成的四边形机构。
所述的第五运动支链包括：两个转动副和两个万向铰。
所述的第一和第三运动支链中与静平台相连的两个转动副的轴线相互平行，第一和第三运动支链中与动平台相连的两个球副的中心连线相互平行。
所述的第一、第二和第四运动支链中与静平台相连的转动副周向均布，即该三个转动副与静平台中心的连线两两夹角为60°。
所述的第二和第四运动支链中与动平台相连的两个转动副的轴线连线与第一和第三运动支链中与静平台相连的转动副的轴线连线相互平行。
所述的运动支链的驱动均设置于静平台处，所述的第一至第五运动支链的一端各自通过转动副即为驱动副。
技术效果
与现有技术相比，本发明结构简单紧凑，装配容易，机构运动灵活，速度快，可应用于点焊、喷涂和分拣等场合。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为第一或第三运动支链L1、L3的结构示意图；
图3为第二或第四运动支链L2、L4结构示意图；
图4为第五运动支链L5的结构示意图；
图5为静平台的结构示意图；
图6为动平台的结构示意图；
图中：静平台1、动平台2、第一至第五运动支链L1、L2、L3、L4、L5。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例包括：静平台1、动平台2、五条运动支链L1、L2、L3、L4、L5。
如图2所示，所述的第一和第三运动支链L1、L3相同，包括：一个转动副R11和一个由四个球副连接组成的四边形机构，该第一运动支链的一端通过转动副R11与静平台相连，另一端与动平台通过两个球副S13、S14连接；，第三运动支链的一端通过转动副R31与静平台相连，另一端与动平台通过两个球副S33、S34连接。
如图3所示，所述的第二和第四运动支链L2、L4相同，包括：两个转动副R21、R22和一个由四个球副连接组成的四边形机构，该第二运动支链的一端通过转动副R21与静平台相连，另一端通过转动副R22与动平台相接，第四运动支链的一端通过转动副R41与静平台相连，另一端通过转动副R42与动平台相接。
如图4所述，所述的第五运动支链L5包括：两个转动副R51、R52和两个万向铰副U51、U52，该运动支链的一端通过转动副R51与静平台相连，另一端通过转动副R52与动平台相接。
所述的第一和第三运动支链L1、L3中与静平台相连的转动副R11、R31的轴线连线相互平行，第一和第三运动支链L1、L3中与动平台相连的两个球副的中心连线相互平行。
如图5所示，所述的第一至第三运动支链L1、L2、L4中的与静平台相连的转动副轴线连线两两夹角为60°。
如图6所示，所述的第二和第四运动支链L2、L4中与动平台相连的转动副R22、R42的轴线连线与第一和第三运动支链L1、L3中与静平台相连的转动副R11、R31的轴线连线相互平行。
所述的运动支链的驱动均设置于静平台处，驱动副都为支链与静平台相连的转动副，即R11、R21、R31、R41、R51。
本装置基于上述结构可实现末端构件的三维移动、绕水平轴和竖直轴线连线的二维转动。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (8)

1.一种具有三移二转五自由度的Hex‐Delta机器人，其特征在于，包括：动平台、静平台以及两端分别与动、静平台相连的五条运动支链，其中：第一至第五运动支链的一端各自通过转动副与静平台相连，第一和第三运动支链的另一端与动平台通过两个球副连接，第二、第四和第五运动支链的另一端各自通过转动副与动平台连接。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征是，所述的第一和第三运动支链结构相同，均包括：一个转动副和一个由四个球副连接组成的四边形机构。
3.根据权利要求1所述的机器人，其特征是，所述的第二和第四运动支链结构相同，均包括：两个转动副和一个由四个球副连接组成的四边形机构。
4.根据权利要求1所述的机器人，其特征是，所述的第五运动支链包括：两个转动副和两个万向铰。
5.根据权利要求1所述的机器人，其特征是，所述的第一和第三运动支链中与静平台相连的两个转动副的轴线相互平行，第一和第三运动支链中与动平台相连的两个球副的中心连线相互平行。
6.所述的第一、第二和第四运动支链中与静平台相连的转动副周向均布，即该三个转动副与静平台中心的连线两两夹角为60°。
7.根据权利要求1所述的机器人，其特征是，所述的第二和第四运动支链中与动平台相连的两个转动副的轴线连线与第一和第三运动支链中与静平台相连的转动副的轴线连线相互平行。
8.根据权利要求1所述的机器人，其特征是，所述的运动支链的驱动均设置于静平台处，所述的第一至第五运动支链的一端各自通过转动副即为驱动副。
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