CN106378770B - 一种可实现两平一转的三自由度机器人机构 - Google Patents

一种可实现两平一转的三自由度机器人机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可实现两平一转的三自由度机器人机构，包括固定架、动平台、转动连接在固定架上的大转轴、转动连接在动平台上的小转轴、布置在所述大转轴与小转轴之间的第一、第二支链以及布置在所述固定架和动平台之间的第三支链；所述三条支链均包含伸缩杆和转换叉，所述第一和第二支链的伸缩杆均通过转动副与大转轴连接，通过转换叉与小转轴连接；所述第三支链的伸缩杆通过转动副与静平台连接，通过转换叉与动平台连接。本发明结构紧凑，设计巧妙，整机刚度好、精度高，具有大的工作空间机架体积比。

Description

一种可实现两平一转的三自由度机器人机构
技术领域
本发明涉及一种机器人机构，特别是涉及一种可实现两平一转的三自由度机器人机构。
背景技术
并联机器人机构由于具有刚度大、承载能力强、误差累积小、动态性能好、结构紧凑等优点，近年来被广泛应用于众多技术领域。
现有专利CN104015186A公开了一种三维平动一维转动的四自由度机构，其并联部分为两维平动一维转动三自由并联机构，该并联机构由一条RPR或PRR恰约束支链和多条无约束UPS支链组成，其中R代表转动副、P代表移动副、U代表虎克铰，S代表球铰。现有专利CN104858860A公开了一种两平动一转动并联机构，该机构包含三条支链，每条支链均含有一个伸缩杆，所述伸缩杆一端通过球铰与动平台连接，一端通过转动副与固定架连接。由此可见，上述机构均含有球副，而且支链的铰链数量较多，具有较大的装配和制造难度。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可实现两平一转的三自由度机器人机构。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种可实现两平一转的三自由度机器人机构，包括固定架、转动连接在固定架上的大转轴、动平台、转动连接在动平台上的小转轴、布置在所述大转轴和小转轴之间的第一支链和第二支链、布置在所述固定架与动平台之间的第三支链；
所述第一支链与第二支链结构完全相同，每条支链均包括驱动装置、长度伸缩杆和转换叉；两个支链的长度伸缩杆均与大转轴转动连接，连接所述长度伸缩杆和大转轴的转动轴线与连接所述固定架和大转轴的转动轴线垂直相交；所述长度伸缩杆的一端均固接有驱动装置，使所述长度伸缩杆成为主动移动副，所述长度伸缩杆的另一端均与转换叉固接，所述转换叉均与小转轴转动连接；
连接所述第一支链的长度伸缩杆和大转轴的转动轴线、连接所述第一支链的转换叉和小转轴的转动轴线、连接所述第二支链的长度伸缩杆和大转轴的转动轴线、以及连接所述第二支链的转换叉和小转轴的转动轴线共四条轴线相互平行；
所述第三支链包括第三驱动装置、第三长度伸缩杆、第三转换叉；所述第三长度伸缩杆与固定架转动连接，所述第三长度伸缩杆的一端固接有第三驱动装置，使所述第三长度伸缩杆成为主动移动副，所述第三长度伸缩杆的另一端与第三转换叉固接，所述第三转换叉与动平台转动连接；
连接所述大转轴和固定架的转动轴线、连接所述第三长度伸缩杆和固定架的转动轴线、连接所述第三转换叉和动平台转动轴线、连接所述小转轴和动平台的转动轴线共四条轴线相互平行。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：该机构为面对称机构，两条支链与动平台和固定架连接时，采用公共转动副，从而有效减少铰链数量，有利于降低制造成本。此外，该技术容易保障不同支链的之间的运动副的轴线关系，从而降低制造难度。
附图说明
图1为本发明可实现两平一转的三自由度机器人机构的结构示意图。
图2为本发明的动平台和小转轴的结构示意图。
图中序号说明如下:
1、固定架，2、大转轴、3、小转轴，4、动平台，I、第一支链，II、第二支链，III、第三支链、11、第一支链的驱动装置，12、第一支链的长度伸缩杆，13、第一支链的转换叉；21、第二支链的驱动装置，22、第二支链的长度伸缩杆，23、第二支链的转换叉；31、第三驱动装置，32、第三长度伸缩杆，33、第三转换叉。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例
一种可实现两平一转的三自由度机器人机构，包括固定架1、转动连接在固定架1上的大转轴2、动平台4、转动连接在动平台4上的小转轴3、布置在所述大转轴2和小转轴3之间的第一支链I和第二支链II、布置在所述固定架1与动平台4之间的第三支链III；
所述第一支链I与第二支链II结构完全相同，每条支链均包括驱动装置、长度伸缩杆和转换叉；两个支链的长度伸缩杆均与大转轴2转动连接，连接所述长度伸缩杆和大转轴2的转动轴线与连接所述固定架1和大转轴2的转动轴线垂直相交；所述长度伸缩杆的一端均固接有驱动装置，使所述长度伸缩杆成为主动移动副，所述长度伸缩杆的另一端均与转换叉固接，所述转换叉均与小转轴3转动连接；
连接所述第一支链I的长度伸缩杆12和大转轴2的转动轴线、连接所述第一支链I的转换叉13和小转轴3的转动轴线、连接所述第二支链II的长度伸缩杆22和大转轴2的转动轴线、以及连接所述第二支链II的转换叉23和小转轴3的转动轴线共四条轴线相互平行；
所述第三支链III包括第三驱动装置31、第三长度伸缩杆32、第三转换叉33；所述第三长度伸缩杆32与固定架1转动连接，所述第三长度伸缩杆32的一端固接有第三驱动装置31，使所述第三长度伸缩杆32成为主动移动副，所述第三长度伸缩杆32的另一端与第三转换叉33固接，所述第三转换叉33与动平台4转动连接；
连接所述大转轴2和固定架1的转动轴线、连接所述第三长度伸缩杆32和固定架1的转动轴线、连接所述第三转换叉33和动平台4转动轴线、连接所述小转轴3和动平台4的转动轴线共四条轴线相互平行。
本发明结构紧凑，设计巧妙，整机刚度好、精度高，具有大的工作空间机架体积比。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种可实现两平一转的三自由度机器人机构，包括固定架(1)、动平台(4)，其特征在于，包括转动连接在固定架(1)上的大转轴(2)、转动连接在动平台(4)上的小转轴(3)、布置在所述大转轴(2)和小转轴(3)之间的第一支链(I)和第二支链(II)、布置在所述固定架(1)与动平台(4)之间的第三支链(III)；
所述第一支链(I)与第二支链(II)结构完全相同，每条支链均包括驱动装置、长度伸缩杆和转换叉；两个支链的长度伸缩杆均与大转轴(2)转动连接，连接所述长度伸缩杆和大转轴(2)的转动轴线与连接所述固定架(1)和大转轴(2)的转动轴线垂直相交；所述长度伸缩杆的一端均固接有驱动装置，使所述长度伸缩杆成为主动移动副，所述长度伸缩杆的另一端均与转换叉固接，所述转换叉均与小转轴(3)转动连接；
连接所述第一支链(I)的长度伸缩杆(12)和大转轴(2)的转动轴线、连接所述第一支链(I)的转换叉(13)和小转轴(3)的转动轴线、连接所述第二支链(II)的长度伸缩杆(22)和大转轴(2)的转动轴线、以及连接所述第二支链(II)的转换叉(23)和小转轴(3)的转动轴线共四条轴线相互平行；
所述第三支链(III)包括第三驱动装置(31)、第三长度伸缩杆(32)、第三转换叉(33)；所述第三长度伸缩杆(32)与固定架(1)转动连接，所述第三长度伸缩杆(32)的一端固接有第三驱动装置(31)，使所述第三长度伸缩杆(32)成为主动移动副，所述第三长度伸缩杆(32)的另一端与第三转换叉(33)固接，所述第三转换叉(33)与动平台(4)转动连接。
2.根据权利要求1所述的可实现两平一转的三自由度机器人机构，其特征在于，连接所述大转轴(2)和固定架(1)的转动轴线、连接所述第三长度伸缩杆(32)和固定架(1)的转动轴线、连接所述第三转换叉(33)和动平台(4)转动轴线、连接所述小转轴(3)和动平台(4)的转动轴线共四条轴线相互平行。
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