CN106584427A

CN106584427A - 一种可实现scara运动的并联机器人机构

Info

Publication number: CN106584427A
Application number: CN201610875458.0A
Authority: CN
Inventors: 汪满新; 冯虎田; 宋远璞; 韩军; 王禹林; 欧屹
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu Xiaoye Intelligent Equipment Co ltd
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: CN106584427B

Abstract

本发明公开了一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，包括固定架、动平台、布置在所述固定架与动平台之间的第一、第二、第三和第四支链；所述四条支链均包括近架杆、两个平行且等长的远架杆,所述近架杆的一端与固定架转动连接，另一端与远架杆球铰接，所述远架杆与动平台球铰接，所述动平台包括主平台、副平台和两个旋转轴,所述副平台、两个旋转轴均与主平台转动连接。该机构设计巧妙，结构紧凑，可适应复杂的抓放环境。

Description

一种可实现SCARA运动的并联机器人机构

技术领域

本发明涉及一种机器人机构，特别是一种可实现SCARA运动的并联机器人机构。

背景技术

三维平动一维转动并联机构因可满足空间物体的搬运等操作，已被广泛应用于食品医药、现代物流、电子信息等领域自动化生产线高速轻载搬运作业。

专利号为US20090019960A1的美国专利公开了一种带四个自由度的高速并联机器人，专利号为EP1084802B1欧洲专利公开了一种四自由度并联机器人，通过对这两件专利分析可知，现有的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。其中近架杆一端相对于固定机架仅具有一个移动或转动自由度，另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与远架杆的一端连接；远架杆另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与动平台连接，从而保证机构的平动；动平台由四个部件组成，其中两个部件需相互平行，另外两个部件与前述两个相互平行的部件通过转动铰链连接，通过部件之间的相互转动可实现绕垂直于动平台的轴线的转动自由度，同时配以相应的放大机构可扩大转角范围。但是上述机构的局限性在于：远架杆之间没有支撑连接件，容易产生振动，不利于提高机构的动态响应特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现SCARA运动的并联机器人机构。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，包括固定架、动平台以及布置在固定架与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，所述四条支链均包括驱动装置、近架杆、上连接轴、下连接轴、两个平行且等长的远架杆，所述驱动装置与固定架固接，所述近架杆的一端与固定架转动连接，且与驱动装置的驱动端固接，另一端固接有上连接轴，所述远架杆的一端与上连接轴球铰接，所述远架杆的另一端与下连接轴球铰接；

所述动平台包括主平台、副平台、第一旋转轴和第二旋转轴,所述第一旋转轴和第二旋转轴分别与主平台的两端转动连接，所述副平台与主平台转动连接；

连接所述副平台与主平台的转动轴线、所述第一旋转轴和主平台的转动轴线、以及所述第二旋转轴和主平台的转动轴线相互平行；

所述第一支链的下连接轴、第三支链的下连接轴分别与第一旋转轴和第二旋转轴固接，所述第二支链的下连接轴、第四支链下连接轴分别固接在副平台的两端。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的可实现SCARA运动的并联机器人机构简单紧凑，运动方式明确；由于第一和第二支链的远架杆之间采用了支撑杆，有利于提高机构的刚度和动态响应特性，有利于实现高速和高加速度。该机构设计巧妙，结构紧凑，可适应复杂的抓放环境。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例1中动平台的结构示意图。

图3为本发明实施例2的结构示意图。

图4为本发明实施例2中动平台的结构示意图。

图5为本发明实施例3的结构示意图。

图6为本发明实施例3中动平台的结构示意图。

图7为本发明实施例4的结构示意图。

图8为本发明实施例4中动平台的结构示意图。

图中编号所代表的含义为：

1、固定架，2、主平台，3、第一旋转轴，4、第二旋转轴，5、动平台，6、圆滑块，7、圆导轨，8、内齿扇，9、小齿轮，10、末端执行器,101、小带轮，102、皮带，103、大带轮，104、大齿扇；

11、第一支链驱动装置，12、第一支链近架杆，13、第一支链上连接轴，14、第一支链远架杆，15、第一支链下连接轴；

21、第二支链驱动装置，22、第二支链近架杆，23、第二支链上连接轴，24、第二支链远架杆，25、第二支链下连接轴；

31、第三支链驱动装置，32、第三支链近架杆，33、第三支链上连接轴，34、第三支链远架杆，35、第三支链下连接轴；

41、第四支链驱动装置，42、第四支链近架杆，43、第四支链上连接轴，44、第四支链远架杆，45、第四支链下连接轴。

具体实施方式

一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，包括固定架1、动平台以及布置在固定架1与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，所述四条支链均包括驱动装置、近架杆、上连接轴、下连接轴、两个平行且等长的远架杆，所述驱动装置与固定架固接，所述近架杆的一端与固定架转动连接，且与驱动装置的驱动端固接，另一端固接有上连接轴，所述远架杆的一端与上连接轴球铰接，所述远架杆的另一端与下连接轴球铰接；

所述动平台包括主平台2、副平台5、第一旋转轴3和第二旋转轴4,所述第一旋转轴3和第二旋转轴4分别与主平台2的两端转动连接，所述副平台5与主平台2转动连接；

连接所述副平台5与主平台2的转动轴线、所述第一旋转轴3和主平台2的转动轴线、以及所述第二旋转轴4和主平台2的转动轴线相互平行；

所述第一支链的下连接轴15、第三支链的下连接轴35分别与第一旋转轴3和第二旋转轴4固接，所述第二支链的下连接轴25、第四支链下连接轴45分别固接在副平台5的两端。

结合图1、图2，优选的，所述第一支链和第三支链相邻布置，所述第一支链中近架杆12和固定架1的转动轴线与所述第三支链中近架杆32与固定架1的转动轴线相互平行。

所述副平台5上固接有内齿扇8，所述主平台1上转动连接有小齿轮9，所述内齿扇8与小齿轮9啮合，两者构成齿轮副，所述小齿轮9下端固接有末端执行器10，所述副平台5上固接有圆导轨7，所述主平台2上固接有圆滑块6，所述圆滑块6与圆导轨7构成导轨副。

或者，结合图3、图4，所述第一支链和第三支链相对布置。所述副平台5上固接有大带轮103；所述主平台2上转接有小带轮101；所述小带轮101和大带轮103之间通过皮带102连接；所述小带轮101下端固接有末端执行器10；所述大带轮103的中心轴与所述主平台2和副平台5的转动轴线同轴。

或者，结合图5、图6，所述第一支链和第三支链相对布置。所述副平台5上固接有大齿扇104；所述主平台2上转接有小齿轮9；所述小齿轮9和大齿扇104啮合；所述小齿轮下端固接有末端执行器，所述大齿扇104的中心轴与所述主平台2和副平台5的转动轴线同轴。

或者，结合图7、图8，所述第一支链和第三支链相对布置。所述副平台5上固接有内齿扇8；所述主平台上2转接有小齿轮9；所述小齿轮9和内齿扇8啮合；所述小齿轮9下端固接有末端执行器10，所述内齿扇8的中心轴与所述主平台2和副平台5的转动轴线同轴。

本发明的可实现SCARA运动的并联机器人机构设计巧妙，结构紧凑，可适应复杂的抓放环境。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

实施例1

结合附图1-2，一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，包括固定架1、动平台以及布置在固定架1与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，以第一支链为例，所述四条支链均包括驱动装置11、近架杆12、上连接轴13、下连接轴15、两个平行且等长的远架杆14,所述驱动装置11与固定架1固接，所述近架杆12的一端与固定架1转动连接，且与驱动装置11的驱动端固接，另一端固接有上连接轴13，所述远架杆14的一端与上连接轴13球铰接，所述远架杆14的另一端与下连接轴15球铰接；

连接所述副平台5与主平台2的转动轴线、连接所述第一旋转轴和主平台的转动轴线、以及连接所述第二旋转轴和主平台的转动轴线相互平行；

所述第一支链的下连接轴、第三支链的下连接轴分别与第一旋转轴3和第二旋转轴4固接，所述第二支链的下连接轴、第四支链下连接轴分别固接在副平台5的两端；

所述第一支链和第三支链相邻布置，连接所述第一支链中近架杆和固定架1的转动轴线与连接所述第三支链中近架杆与固定架1的转动轴线相互平行。

所述副平台5上固接有内齿扇8，所述主平台1上转动连接有小齿轮9，所述内齿扇8与小齿轮9啮合，两者构成齿轮副，所述小齿轮9下端固接有末端执行器10。所述副平台5上固接有圆导轨7，所述主平台2上固接有圆滑块6，所述圆滑块6与圆导轨7构成导轨副。

实施例2

结合附图3-4，该实施例与实施例1类似，区别点仅在于：

所述第一支链和第三支链相对布置。

所述副平台5上固接有大带轮103；所述主平台2上转接有小带轮101；所述小带轮101和大带轮103之间通过皮带102连接；所述小带轮101下端固接有末端执行器10。所述大带轮103的中心轴与连接所述主平台2和副平台5的转动轴线同轴。

实施例3

结合附图5-6，该实施例与实施例2类似，区别点仅在于：

所述副平台5上固接有大齿扇104；所述主平台2上转接有小齿轮9；所述小齿轮9和大齿扇104啮合；所述小齿轮下端固接有末端执行器。所述大齿扇104的中心轴与连接所述主平台2和副平台5的转动轴线同轴。

实施例4

结合附图7-8，该实施例与实施例2类似，区别点仅在于：

所述副平台5上固接有内齿扇8；所述主平台上2转接有小齿轮9；所述小齿轮9和内齿扇8啮合；所述小齿轮9下端固接有末端执行器10。所述内齿扇8的中心轴与连接所述主平台2和副平台5的转动轴线同轴。

由上可知，本发明的可实现SCARA运动的并联机器人机构简单紧凑，运动方式明确；由于第一和第二支链的远架杆之间采用了支撑杆，有利于提高机构的刚度和动态响应特性，有利于实现高速和高加速度。该机构设计巧妙，结构紧凑，可适应复杂的抓放环境。

Claims

1.一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，其特征在于，包括固定架[1]、动平台以及布置在固定架[1]与动平台之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，所述四条支链均包括驱动装置、近架杆、上连接轴、下连接轴、两个平行且等长的远架杆，所述驱动装置与固定架固接，所述近架杆的一端与固定架转动连接，且与驱动装置的驱动端固接，另一端固接有上连接轴，所述远架杆的一端与上连接轴球铰接，所述远架杆的另一端与下连接轴球铰接；

所述动平台包括主平台[2]、副平台[5]、第一旋转轴[3]和第二旋转轴[4],所述第一旋转轴[3]和第二旋转轴[4]分别与主平台[2]的两端转动连接，所述副平台[5]与主平台[2]转动连接；

连接所述副平台[5]与主平台[2]的转动轴线、所述第一旋转轴[3]和主平台[2]的转动轴线、以及所述第二旋转轴[4]和主平台[2]的转动轴线相互平行；

所述第一支链的下连接轴[15]、第三支链的下连接轴[35]分别与第一旋转轴[3]和第二旋转轴[4]固接，所述第二支链的下连接轴[25]、第四支链下连接轴[45]分别固接在副平台[5]的两端。

2.根据权利要求1所述的一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，其特征在于，所述第一支链和第三支链相邻布置，所述第一支链中近架杆[12]和固定架[1]的转动轴线与所述第三支链中近架杆[32]与固定架[1]的转动轴线相互平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，其特征在于，所述副平台[5]上固接有内齿扇[8]，所述主平台[1]上转动连接有小齿轮[9]，所述内齿扇[8]与小齿轮[9]啮合，两者构成齿轮副，所述小齿轮[9]下端固接有末端执行器[10]，所述副平台[5]上固接有圆导轨[7]，所述主平台[2]上固接有圆滑块[6]，所述圆滑块[6]与圆导轨[7]构成导轨副。

4.根据权利要求1所述的一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，其特征在于，所述第一支链和第三支链相对布置。

5.根据权利要求1或4所述的一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，其特征在于，所述副平台[5]上固接有大带轮[103]；所述主平台[2]上转接有小带轮[101]；所述小带轮[101]和大带轮[103]之间通过皮带[102]连接；所述小带轮[101]下端固接有末端执行器[10]；所述大带轮[103]的中心轴与所述主平台[2]和副平台[5]的转动轴线同轴。

6.根据权利要求1或4所述的一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，其特征在于，所述副平台[5]上固接有大齿扇[104]；所述主平台[2]上转接有小齿轮[9]；所述小齿轮[9]和大齿扇[104]啮合；所述小齿轮下端固接有末端执行器，所述大齿扇[104]的中心轴与所述主平台[2]和副平台[5]的转动轴线同轴。

7.根据权利要求1或4所述的一种可实现SCARA运动的并联机器人机构，其特征在于，所述副平台[5]上固接有内齿扇[8]；所述主平台上[2]转接有小齿轮[9]；所述小齿轮[9]和内齿扇[8]啮合；所述小齿轮[9]下端固接有末端执行器[10]，所述内齿扇[8]的中心轴与所述主平台[2]和副平台[5]的转动轴线同轴。