CN106743577A - 一种三自由度机械臂装置及机械手平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三自由度机械臂装置及机械手平台系统，属于自动化高通量技术领域。所述三自由度机械臂装置包括：X轴机构包括：支撑架、第一传动部件、X轴导轨及若干X轴驱动部件；若干Y轴机构包括：支撑臂、Y轴导轨、Y轴驱动部件及第二传动部件；若干Z轴机构包括：Z轴驱动部件、升降导轨、Z轴导轨及第三传动部件。本发明三自由度机械臂装置及机械手平台系统能够进行自动化高通量的实验，大幅提高实验的效率，避免了人为操作误差，也保证了实验过程的精确性和统一性，提高实验的精度，节约人力。

Description

一种三自由度机械臂装置及机械手平台系统

技术领域

本发明涉及自动化高通量技术领域，特别涉及一种三自由度机械臂装置及机械手平台系统。

背景技术

在例如石油化工、生物医药等实验室或科研中心，每天都需要进行大量的实验，而一个完整实验流程通常又需要多种不同的专业实验及分析设备，在实验过程中，实验人员需做大量过程转换工作，若实验人员一个接一个的操作，降低了实验的效率，同时会有人为操作误差，实验过程的精确性和统一性无法保证，降低了实验的精度，亦造成人力、物力和时间的浪费。

发明内容

本发明提供一种高通量机械手平台系统，解决了或部分解决了现有技术进行实验时，实验人员需做大量过程转换工作，降低了实验的效率，同时会有人为操作误差，实验过程的精确性和统一性无法保证，降低了实验的精度，亦造成人力、物力和时间的浪费的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种三自由度机械臂装置包括：X轴机构，包括：支撑架、第一传动部件、X轴导轨及若干X轴驱动部件，所述X轴导轨与所述支撑架连接，所述若干X轴驱动部件活动设置在所述X轴导轨上，所述第一传动部件一端与所述支撑架一端连接，另一端穿过所述若干X轴驱动部件与所述支撑架另一端连接；若干Y轴机构，包括：支撑臂、Y轴导轨、Y轴驱动部件及第二传动部件，所述支撑臂与所述若干X轴驱动部件连接，所述Y轴导轨设置在所述支撑臂内，所述Y轴驱动部件活动设置在所述支撑臂的一端，所述第二传动部件一端套接在所述Y轴驱动部件上，另一端设置在所述支撑臂另一端；若干Z轴机构，包括：Z轴驱动部件、升降导轨、Z轴导轨及第三传动部件，所述Z轴驱动部件与所述第二传动部件连接，所述Z轴驱动部件与所述Y轴导轨活动连接，所述Z轴导轨与所述Z轴驱动部件活动连接，所述Z轴导轨与所述第三传动部件连接，所述Z轴驱动部件通过所述第三传动部件带动所述Z轴导轨动作，所述升降导轨与所述Z轴导轨连接。

进一步地，所述第一传动部件包括：X轴正时带轮，与所述X轴驱动部件的输出轴连接；第一X轴惰轮，设置在所述X轴驱动部件上；第二X轴惰轮，设置在所述X轴驱动部件上；X轴正时皮带，一端与所述支撑架一端连接，另一端依次穿过所述第一X轴惰轮、X轴正时带轮及第二X轴惰轮与所述支撑架另一端连接。

进一步地，所述支撑臂包括：臂梁，一端设置有臂前盖，另一端设置有臂后盖；连接盖板，与所述臂梁连接；臂上盖，与所述臂梁连接。

进一步地，所述第二传动部件包括：Y轴正时带轮，与所述Y轴驱动系统的输出轴连接；带轮支架，设置在所述支撑臂另一端；Y轴惰轮，活动设置在所述带轮支架上；Y轴正时皮带，一端套接在所述Y轴正时带轮上，另一端套接在所述Y轴惰轮上，所述Y轴正时皮带与所述Z轴驱动部件连接。

进一步地，所述第三传动部件包括：齿轮，与所述Z轴驱动部件的输出轴连接；齿条，设置在所述Z轴导轨上，所述齿轮与所述齿条啮合。

进一步地，所述机械臂装置还包括：X轴位置传感器，设置在所述X轴驱动部件上；Y轴信号卡，设置在所述第二传动部件上，所述Y轴信号卡固定位置与所述第二传动部件初始相位位置相一致；Y轴位置传感器，设置在所述Y轴驱动部件上；Z轴信号卡，设置在所述Z轴导轨上，所述Z轴信号卡固定位置与所述Z轴机构在Z轴方向上的初始位置相一致；Z轴位置传感器，设置在所述Z轴驱动部件上。

进一步地，所述Z轴机构还包括：升降部件，设置在所述升降导轨上；所述升降部件包括：气缸及连接器，所述气缸一端与所述升降导轨连接，另一端与所述连接器连接，所述连接器活动设置在所述升降导轨上。

进一步地，所述Z轴机构还包括：位置保持部件，设置在所述Z轴驱动部件及Z轴导轨上；所述位置保持部件包括：均衡器、滑轮支架、第一滑轮、第二滑轮及第三滑轮，所述均衡器设置在所述Z轴驱动部件上，所述第三滑轮设置在所述Z轴导轨上，所述滑轮支架设置在所述Z轴导轨上，所述第二滑轮及第一滑轮设置在所述滑轮支架上，所述均衡器的拉线依次绕过所述第一滑轮、第二滑轮及第三滑轮与所述Z轴导轨连接。

本发明还提供一种机械手平台系统，所述机械手平台系统包括三自由度机械臂装置。

进一步地，所述机械手平台系统还包括：框架装置，与所述X轴机构连接，所述框架装置上设置有若干功能模块，所述Z轴机构在所述框架装置上对所述功能模块进行动作；所述框架装置包括：支撑框架，与所述X轴机构连接，所述支撑框架上设置有若干功能模块，所述Z轴机构在所述支撑框架上对所述功能模块进行动作。

本发明提供的三自由度机械臂装置的X轴机构的第一传动部件一端与支撑架一端连接，另一端穿过若干X轴驱动部件与支撑架另一端连接，启动X轴驱动部件，使X轴驱动部件在第一传动部件及X轴导轨上动作，若干Y轴机构的支撑臂与X轴驱动部件连接，X轴机构带动若干Y轴机构在X轴方向上动作，若干Z轴机构的Z轴驱动部件与若干Y轴机构的第二传动部件连接，Y轴驱动部件通过第二传动部件带动Z轴驱动部件在Y轴导轨上沿Y轴方向上动作，带动Z轴驱动部件到达工作位，Z轴驱动部件通过第三传动部件带动Z轴导轨在Z轴方向上动作，升降导轨与Z轴导轨连接形成一框架，通过在框架上设置功能手进行实验操作，可以完成样品准备，材料配方，材料合成，功能筛选等，能够进行自动化高通量的实验，大幅提高实验的效率，避免了人为操作误差，也保证了实验过程的精确性和统一性，提高实验的精度，节约人力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的机械手平台系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的三自由度机械臂装置的X轴机构的结构示意图；

图3为图2中A处放大图；

图4为本发明实施例提供的三自由度机械臂装置的Y轴机构结构示意图；

图5为图4中Y轴机构的内部构造图；

图6为本发明实施例提供的三自由度机械臂装置的Z轴机构的结构示意图；

图7为图6中Z轴机构的升降部件的结构示意图；

图8为图6中Z轴机构的位置保持部件的结构示意图。

具体实施方式

参见图2-6，本发明实施例提供的一种三自由度机械臂装置包括：X轴机构1、若干Y轴机构2及若干Z轴机构3。

所述X轴机构1包括：支撑架1-1、第一传动部件1-2、X轴导轨1-3及若干X轴驱动部件1-4，所述X轴导轨1-3与所述支撑架1-1连接，所述若干X轴驱动部件1-4活动设置在所述X轴导轨1-3上，所述第一传动部件1-2一端与所述支撑架1-1一端连接，另一端穿过所述若干X轴驱动部件1-4与所述支撑架1-1另一端连接；

所述若干Y轴机构2包括：支撑臂2-1、Y轴导轨2-2、Y轴驱动部件2-8及第二传动部件2-3，所述支撑臂2-1与所述若干X轴驱动部件1-4连接，所述Y轴导轨2-2设置在所述支撑臂2-1内，所述Y轴驱动部件2-8活动设置在所述支撑臂2-1的一端，所述第二传动部件2-3一端套接在所述Y轴驱动部件2-8上，另一端设置在所述支撑臂2-1另一端；

所述若干Z轴机构3包括：Z轴驱动部件3-9、升降导轨3-2、Z轴导轨3-8及第三传动部件3-10，所述Z轴驱动部件3-9与所述第二传动部件2-3连接，所述Z轴驱动部件3-9与所述Y轴导轨2-2活动连接，所述Z轴导轨3-8与所述Z轴驱动部件3-9活动连接，所述Z轴导轨3-8与所述第三传动部件3-10连接，所述Z轴驱动部件3-9通过所述第三传动部件3-10带动所述Z轴导轨3-8动作，所述升降导轨3-2与所述Z轴导轨3-8连接。

本发明技术方案的X轴机构1的第一传动部件1-2一端与支撑架1-1一端连接，另一端穿过若干X轴驱动部件1-4与支撑架1-1另一端连接，启动X轴驱动部件1-4，使X轴驱动部件1-4在第一传动部件1-2及X轴导轨1-3上动作，若干Y轴机构2的支撑臂2-1与X轴驱动部件1-4连接，X轴机构1带动若干Y轴机构2在X轴方向上动作，若干Z轴机构3的Z轴驱动部件3-9与若干Y轴机构2的第二传动部件2-3连接，Y轴驱动部件2-8通过第二传动部件2-3带动Z轴驱动部件3-9在Y轴导轨2-2上沿Y轴方向上动作，带动Z轴驱动部件3-9到达工作位，Z轴驱动部件3-9通过第三传动部件3-10带动Z轴导轨3-8在Z轴方向上动作，升降导轨3-2与Z轴导轨3-8连接形成一框架，通过在框架上设置功能手3-6进行实验操作，可以完成样品准备，材料配方，材料合成，功能筛选等，能够进行自动化高通量的实验，大幅提高实验的效率，避免了人为操作误差，也保证了实验过程的精确性和统一性，提高实验的精度，节约人力。

详细介绍第一传动部件的结构。

所述第一传动部件包括：X轴正时带轮1-2-2、第一X轴惰轮1-2-1、第二X轴惰轮1-2-3及X轴正时皮带1-2-4。

所述X轴正时带轮1-2-2与所述X轴驱动部件1-4的输出轴连接，所述X轴驱动部件1-4的输出轴带动所述X轴正时带轮1-2-2转动。

所述第一X轴惰轮1-2-1设置在所述X轴驱动部件1-4上。

所述第二X轴惰轮1-2-3设置在所述X轴驱动部件1-4上。

所述X轴正时皮带1-2-4一端与所述支撑架1-1一端连接，另一端依次穿过所述第一X轴惰轮1-2-1、X轴正时带轮1-2-2及第二X轴惰轮1-2-3与所述支撑架1-1另一端连接。

所述X轴驱动部件1-4包括X轴电机1-4-1及X轴电机支架1-4-2，所述X轴电机1-4-1与X轴电机支架1-4-2连接。具体地，在本实施方式中，所述X轴电机1-4-1通过螺栓与X轴电机支架1-4-2连接，在其它实施方式中，所述X轴电机1-4-1可通过其它方式如轴销等与X轴电机支架1-4-2连接。所述X轴电机1-4-1与所述X轴导轨1-3活动连接。具体地，在本实施方式中，所述X轴电机1-4-1通过滑块与所述X轴导轨1-3活动连接，所述X轴电机1-4-1可通过滑块在所述X轴导轨1-3上滑动。

所述X轴电机支架1-4-2作为所述X轴电机1-4-1安装支架，与所述X轴电机1-4-1一起运动，同时又作为与所述Y轴机构2的连接支架，从而带动所述Y轴机构2沿X轴移动。所述X轴电机1-4-1通过滑块安装在所述X轴导轨1-3上，同时通过所述X轴正时带轮1-2-2与所述X轴正时皮带1-2-4配合，当所述X轴电机1-4-1的输出轴驱动所述X轴正时带轮1-2-2时，所述X轴电机1-4-1沿X轴运动。其中，所述X轴机构1通过所述第一X轴惰轮1-2-1和所述第二X轴惰轮1-2-3来保证所述X轴正时带轮1-2-2与所述X轴正时皮带1-2-4配合包角，保证两者紧密配合。

由于所述X轴电机1-4-1本身作为运动部件，故X轴机构1上可以集成多个相互独立的驱动系统，从而可以集成多个独立的机械臂。同时，由于X轴机构1两端没有驱动电机或其他零部件阻碍，X轴机构1上集成的机械臂可以运动到X轴机构1两端终点，此设计可大大减小机械臂两端无效运行区间，从而使平台工作区间可以充分利用，有效减小平台体积。

详细介绍支撑臂的结构。

所述支撑臂包括：臂梁2-1-4、连接盖板2-1-1及臂上盖2-1-2。

所述臂梁2-1-4一端固定设置有臂后盖2-1-5。具体地，在本实施方式中，所述臂梁2-1-4一端通过螺栓固定设置有臂后盖2-1-5，在其它实施方式中，所述臂梁2-1-4一端可通过其它方式如轴销等固定设置有臂后盖2-1-5。所述臂梁2-1-4另一端固定设置有臂前盖2-1-3。具体地，在本实施方式中，所述臂梁2-1-4另一端通过螺栓固定设置有臂前盖2-1-3，在其它实施方式中，所述臂梁2-1-4另一端可通过其它方式如轴销等固定设置有臂前盖2-1-3。

所述连接盖板2-1-1与所述臂梁2-1-4固定连接。具体地，在本实施方式中，所述连接盖板2-1-1通过螺栓与所述臂梁2-1-4固定连接，在其它实施方式中，所述连接盖板2-1-1可通过其它方式如轴销等与所述臂梁2-1-4固定连接。

所述臂上盖2-1-2与所述臂梁2-1-4固定连接。具体地，在本实施方式中，所述臂上盖2-1-2通过螺栓与所述臂梁2-1-4固定连接，在其它实施方式中，所述臂上盖2-1-2可通过其它方式如轴销等与所述臂梁2-1-4固定连接。

所述臂梁2-1-4为Y轴机构2中各主要零部件装配基体，同时与所述臂上盖2-1-2、连接盖板2-1-1、臂前盖2-1-3、臂后盖2-1-5组成一个相互连接封闭壳体结构，保护所述Y轴机构2壳体里面的零部件，同时提高所述Y轴机构2的整体强度和刚度。由于所述Y轴机构2与所述X轴机构1连接为悬臂式结构，故需Y轴机构2具有很好的强度和刚度，以避免所述Y轴机构2前端产生较大挠度，从而影响机械臂上功能手3-6的空间定位精度。为降低所述Y轴机构2前端产生较大挠度，除采用封闭壳体结构外，需尽可能降低所述Y轴机构2和所述Z轴机构3中零部件重量并进行结构优化设计同时，做为核心零部件的所述臂梁2-1-4采用轻质高强度材质并整体做成U型结构。

详细介绍第二传动部件的结构。

所述第二传动部件包括：Y轴正时带轮2-3-4、带轮支架2-3-1、Y轴惰轮2-3-2及Y轴正时皮带2-4-4。

所述Y轴正时带轮2-3-4与所述Y轴驱动系统2-8的输出轴连接，所述Y轴驱动系统2-8的输出轴带动所述Y轴正时带轮2-3-4转动。

所述带轮支架2-3-1固定设置在所述支撑臂2-1另一端。具体地，在本实施方式中，所述带轮支架2-3-1通过螺栓固定设置在所述支撑臂2-1另一端，在其它实施方式中，所述带轮支架2-3-1可通过其它方式如轴销等固定设置在所述支撑臂2-1另一端。

所述Y轴惰轮2-3-2活动设置在所述带轮支架2-3-1上。具体地，在本实施方式中，所述Y轴惰轮2-3-2通过转轴活动设置在所述带轮支架2-3-1上。

所述Y轴正时皮带2-3-3一端套接在所述Y轴正时带轮2-3-4上，另一端套接在所述Y轴惰轮2-3-2上，所述Y轴正时皮带2-3-3与所述Z轴驱动部件3-9连接。

所述Y轴驱动系统2-8包括Y轴电机2-8-1及Y轴电机支架2-8-2，所述Y轴电机2-8-1作为非运动件固定在所述Y轴电机支架2-8-2上，所述Y轴电机支架2-8-2通过插销或螺栓等固定在所述臂梁2-1-4上，以方便所述Y轴正时皮带2-3-3的装配和松紧度调节。

所述Y轴正时皮带2-3-3一端与所述Y轴正时带轮2-3-4配合，一端与所述Y轴惰轮2-3-2配合，并通过上端压块2-5和下端压块2-6与所述Z轴机构3固定在一起。当所述Y轴电机2-8-1驱动所述Y轴正时带轮2-3-4旋转时，则所述Y轴正时皮带2-3-3随所述Y轴正时带轮2-3-4运动，从而带动所述Z轴系统3沿Y轴方向运动。

所述Y轴机构2通过正时皮带传动系统驱动所述Z轴机构3沿Y轴方向的运动，结构简单，宽度和高度尺寸比较小，轻量化，从而可以布置在所述Y轴机构2的有限空间中，并尽可能使所述Y轴机构2外观整洁紧凑。同时，所述Y轴机构2壳体中质量比较大的零部件(Y轴电机2-8-1、Y轴电机支架2-8-2)布置在后端接近悬臂梁支点处，从而降低在所述Y轴机构2前端产生的挠度。

同时，为防止所述Z轴机构3沿Y轴运动时，在前后极限位置于其他零部件产生冲击，所述Y轴机构2中设计有第一缓冲块2-4和第二缓冲块2-10，所述第一缓冲块2-4固定设置臂梁2-1-4的一端，所述第二缓冲块2-10固定设置在所述臂梁2-1-4的另一端。

其中，在若干Y轴机构2上设置接近感应器，以避免双方沿X轴方向动作时出现干涉。

详细介绍第三传动部件的结构。

所述第三传动部件包括：齿轮3-10-2及齿条3-10-1。

所述齿轮3-10-2与所述Z轴驱动部件3-9的输出轴连接，所述Z轴驱动部件3-9带动所述齿轮3-10-2转动。

所述齿条3-10-1固定设置在所述Z轴导轨3-8上。具体地，在本实施方式中，所述齿条3-10-1通过螺栓固定设置在所述Z轴导轨3-8上，在其它实施方式中，所述齿条3-10-1可通过其它方式如轴销等固定设置在所述Z轴导轨3-8上。所述齿轮3-10-2与所述齿条3-10-1啮合，所述齿轮3-10-2带动所述齿条3-10-1动作。

所述Z轴驱动部件3-9包括Z轴电机3-9-1及Z轴电机支架3-9-2。所述Z轴电机支架3-9-2与所述Z轴电机3-9-1固定连接。所述Z轴电机支架3-9-2为所述Y轴机构2和所述Z轴机构3的连接零部件，通过滑块与Y轴导轨2-2活动连接，所述Z轴电机支架3-9-2可在所述Y轴导轨2-2上滑动。所述Z轴电机支架3-1-2通过上端压块2-5和下端压块2-6与Y轴正时皮带2-3-3连接，承接所述Y轴机构2的驱动力，带动所述Z轴机构3沿Y轴方向运动。

所述Z轴机构3通过顶端连接梁3-1、升降导轨3-2、底端连接梁3-5和Z轴导轨3-8组成框架结构，作为所述Z轴机构3的主体，并作为其他零部件安装基体。该框架结构作为所述Z轴机构3的沿Z轴运动部件，所述Z轴电机支架3-9-2及其安装附件作为所述Z轴机构3的非运动部件。

所述Z轴导轨3-8通过滑块与Z轴电机支架3-9-2活动连接，所述Z轴导轨3-8通过螺栓或轴销等与所述齿条3-10-1连接，所述齿条3-10-1与所述齿轮3-10-2啮合，所述齿轮3-10-2安装在所述Z轴电机3-9-1上，所述Z轴电机3-9-1又安装在所述Z轴电机支架3-9-2上。当所述Z轴电机3-9-1驱动所述齿轮3-10-2运动时，所述齿轮3-10-2带动所述齿条3-10-1沿Z轴方向运动，从而带动所述Z轴导轨3-8沿Z轴方向运动，也即带动所述Z轴机构3的框架结构沿Z轴方向运动。

所述机械臂装置还包括：X轴位置传感器1-5、Y轴信号卡2-7、Y轴位置传感器2-9、Z轴信号卡3-7及Z轴位置传感器3-12。

所述X轴位置传感器1-5固定设置在所述X轴驱动部件1-4上。具体地，在本实施方式中，所述X轴位置传感器1-5通过螺栓固定设置在所述X轴驱动部件1-4上，在其它实施方式中，所述X轴位置传感器1-5可通过其它方式如轴销等固定设置在所述X轴驱动部件1-4上。所述X轴位置传感器1-5向中央控制器发送所述X轴驱动部件1-4的位置信号，防止平台机械臂与支撑架1-1两端相撞并确定机械臂初始位置。具体地，所述X传感器1-5和所述X轴电机支架1-4-2固定连接，做为一个零件。

所述Y轴信号卡2-7固定设置在所述第二传动部件2-3上。具体地，在本实施方式中，所述Y轴信号卡2-7通过螺栓固定设置在所述第二传动部件2-3上，在其它实施方式中，所述Y轴信号卡2-7可通过其它方式如轴销等固定设置在所述第二传动部件2-3上。所述Y轴信号卡2-7固定位置与所述第二传动部件2-3初始相位位置相一致。

所述Y轴位置传感器2-9固定设置在所述Y轴驱动部件2-8上。具体地，在本实施方式中，所述Y轴位置传感器2-9通过螺栓固定设置在所述Y轴驱动部件2-8上，在其它实施方式中，所述Y轴位置传感器2-9可通过其它方式如轴销等固定设置在所述Y轴驱动部件2-8上。所述Y轴正时皮带2-3-3上固定有所述Y轴信号卡2-7，所述Y轴信号卡2-7固定位置与所述Y轴正时皮带2-3-3初始相位位置匹配，并与Y轴位置传感器2-9配合以确定Z轴机构3的初始位置，所述Y轴信号卡2-7及Y轴位置传感器2-9向中央控制器发送所述Z轴机构3的位置信号。为防止所述Z轴机构3沿Y轴运动时，在前后极限位置于其他零部件产生冲击。

所述Z轴信号卡3-7固定设置在所述Z轴导轨3-8上。具体地，在本实施方式中，所述Z轴信号卡3-7通过螺栓固定设置在所述Z轴导轨3-8上，在其它实施方式中，所述Z轴信号卡3-7可通过其它方式如轴销等固定设置在所述Z轴导轨3-8上。所述Z轴信号卡3-7固定位置与所述Z轴机构3在Z轴方向上的初始位置相一致。

所述Z轴位置传感器3-12固定设置在所述Z轴驱动部件3-9上。具体地，在本实施方式中，所述Z轴位置传感器3-12固定设置在所述Z轴驱动部件3-9上，在其它实施方式中，所述Z轴位置传感器3-12固定设置在所述Z轴驱动部件3-9上。所述Z轴机构3的框架结构上安装有所述Z轴信号卡3-7，所述Z轴信号卡3-7固定位置与所述Z轴机构3在Z轴方向上的初始相位匹配，并与所述Z轴位置传感器3-12配合以确定所述Z轴机构3的初始位置，所述Z轴信号卡3-7及Z轴位置传感器3-12向中央控制器发送的所述Z轴机构3位置信号，确定所述Z轴机构3的初始位置。

所述Z轴机构3的框架结构的Z轴导轨3-8内侧下端安装有第一功能手3-6，所述第一功能手3-6可根据需要配置以具有相应的功能，如固体分配器、液体分配器、抓手等，并与所述功能模块4配合完成相应的实验。

参见图7，所述Z轴机构还包括：升降部件3-3。

所述升降部件3-13设置在所述升降导轨3-2上。

所述升降部件包括：气缸3-3-1及连接器3-3-2。所述气缸3-3-1一端与所述升降导轨3-2固定连接。具体地，在本实施方式中，所述气缸3-3-1一端通过螺栓与所述升降导轨3-2固定连接，在其它实施方式中，所述气缸3-3-1一端可通过其它方式如轴销等与所述升降导轨3-2固定连接。所述气缸3-3-1另一端与所述连接器3-3-2固定连接。具体地，在本实施方式中，所述气缸3-3-1另一端通过螺栓与所述连接器3-3-2固定连接，在其它实施方式中，所述气缸3-3-1另一端可通过其它方式如轴销等与所述连接器3-3-2固定连接。所述气缸3-3-1为针型气缸，节约空间，便于升降。所述连接器3-3-2活动设置在所述升降导轨3-2上。具体地，在本实施方式中，所述连接器3-3-2通过滑块活动设置在所述升降导轨3-2上。

其中，由于所述Z轴机构3通过所述顶端连接梁3-1、升降导轨3-2、底端连接梁3-5和Z轴导轨3-8组成框架结构，则顶端连接梁3-1上设置有一连接块，所述气缸3-3-1的一端与所述连接块连接，另一端与所述连接器3-3-2连接。

当所述气缸3-3-1打开或关闭时，可以驱动所述连接器3-3-2沿所述升降导轨3-2上下运动。所述连接器3-3-2上可以根据需要安装与所述第一功能手3-6不同的第二功能手，从而实现同一个机械臂具有多种实验操作功能。当需要使用所述第一功能手3-6时，所述气缸3-3-1动作，带动所述连接器3-7-2向上移动，使所述第二功能手与所述第一功能手3-6错开，以避免对所述第一功能手3-6实验操作的干涉；当需要使用所述第二功能手时，所述气缸3-3-1动作，带动所述连接器3-3-2向下移动，使所述第一功能手3-6与所述第二功能手错开，以避免对所述第二功能手实验操作的干涉。

参见图8，所述Z轴机构还包括：位置保持部件3-11。

所述位置保持部件3-11设置在所述Z轴驱动部件3-9及Z轴导轨3-8上。

所述位置保持部件3-11包括：均衡器3-11-1、滑轮支架3-11-3、第一滑轮3-11-5、第二滑轮3-11-4及第三滑轮3-11-2。所述均衡器3-11-1固定设置在所述Z轴驱动部件3-9上。具体地，在本实施方式中，所述均衡器3-11-1通过螺栓固定设置在所述Z轴驱动部件3-9上，在其它实施方式中，所述均衡器3-11-1可通过其它方式如轴销等固定设置在所述Z轴驱动部件3-9上。所述第三滑轮3-11-2活动设置在所述Z轴导轨3-8上。具体地，在本实施方式中，所述第三滑轮3-11-2通过转轴活动设置在所述Z轴导轨3-8上。所述滑轮支架3-11-3固定设置在所述Z轴导轨3-8上。具体地，在本实施方式中，所述滑轮支架3-11-3通过螺栓固定设置在所述Z轴导轨3-8上，在其它实施方式中，所述滑轮支架3-11-3可通过其它方式如轴销等固定设置在所述Z轴导轨3-8上。所述第二滑轮3-11-4及第一滑轮3-11-5设置在所述滑轮支架3-11-3上，所述均衡器3-11-1的拉线依次绕过所述第一滑轮3-11-5、第二滑轮3-11-4及第三滑轮3-11-2与所述Z轴导轨3-8连接。

为实现所述Z轴机构3停电位置保持功能，并尽可能减小整个系统体积及重量，所述Z轴机构3设计安装了均衡3-11-1；所述均衡器3-11-1的拉线通过所述第一滑轮3-11-5、第二滑轮3-11-4及第三滑轮3-11-2的调整，拉力方向变为竖直向上状态，其拉力与所述Z轴机构3运动结构部分的重量保持平衡，使两者合力接近于零，则所述Z轴电机3-9-1可选择小尺寸小功率型号，减小了整个系统的体积和重量，并实现所述Z轴机构3停电位置保持功能。

所述Z轴系统3还设置有线束护套3-4，保护电缆安全。

参见图1，本发明还提供一种机械手平台系统，所述机械手平台系统包括三自由度机械臂装置。

所述机械手平台系统还包括：框架装置5。

所述框架装置5与所述X轴机构1固定连接。具体地，在本实施方式中，所述框架装置5通过螺栓与所述X轴机构1固定连接，在其它实施方式中，所述框架装置5可通过其它方式如轴销等与所述X轴机构1固定连接。所述Z轴机构1在所述框架装置5上进行动作。

所述框架装置包括：支撑框架5-1。所述支撑框架5-1与所述X轴机构1固定连接。所述支撑框架5-1上设置有若干功能模块4，所述Z轴机构1在所述支撑框架5-1上对所述功能模块5进行动作。

所述框架装置5的前端面板上安装有各种仪表(如气体压力、液体压力、实验温度等)及显示屏，用于实时显示实验状态及过程。

本发明平台系统中所述功能模块4采用模块化设计，每个功能模块4都以基础模块为参考，在长度方向尺寸与基础模块尺寸一致，宽度方向尺寸为基础模块尺寸的倍数，可以是一倍、两倍或多倍，具体根据功能模块4为实现某种功能所需要的尺寸，而基础模块的外形尺寸根据最初的平台系统设计预先定义。同时，每个功能模块4设置有标准的电路接口、气路接口、通信接口、传感器信号接口以及机械连接接口。另外，在所述支撑框架5-1上亦设置有标准的电路接口、气路接口、通信接口、传感器信号接口以及机械连接接口，这些接口与所述功能模块4上的接口匹配，并可同种接口任意连接。故所述功能模块4可以很方便的进行连接及更换。在一个平台系统中可以设置一个合适的所述功能模块4的安装数量，保持一些基本的常用实验功能，在需要其他实验功能时，可以快速替换安装相应的所述功能模块4从而在保证使用功能的情况下，尽可能使整个平台系统小型化。其中，通讯接口可以采用串行的RS232或RS455接口，亦可以采用CANBus系统接口。

各个功能模块4可实现不同的功能，包括称重、搅拌、加热、震荡、监测、培养环境、开关瓶盖、自动清洗等，并可根据需要快速更换和拓展。本发明平台机械臂上各个所述第一功能手3-6也可实现不同的功能，包括夹取、液体分配、固体分配、粘滞体分配等，亦可根据需要快速更换和拓展。从而所述功能模块4与所述第一功能手3-6配合可完成样品准备，材料配方，材料合成，功能筛选等。其中，第一功能手3-6可以采用多通道设计，配合功能模块4上的微孔板(譬如16孔板、32孔板、96孔板、384孔板等)，可以高通量的进行实验，尤其擅长大批量的相同或相似实验，大幅提高实验效率。需要说明的是，本发明平台系统可以根据需要设定功能模块4的数量。

所述功能模块4采用模块化设计，可将固体、液体、粘滞体分配，称重、搅拌、加热、换位、监测等功能集成于一体，并可根据需要进行功能拓展，可在同一平台上完成样品准备，材料配方，材料合成，功能筛选等，从而避免了在实验过程中不必要的样品及仪器转换工作，减少人力、物力和时间的浪费。针对大批量相同或相似实验可以自动化高通量的进行实验，能够大幅提高实验的效率；同时由于自动化完成实验，避免了人为操作误差，也保证了实验过程的精确性和统一性，提高实验的精度。

所述机械手平台系统为开放式结构，预留了开放的机械和数据接口，除实现本身功能外，亦可连接其他实验及分析设备，方便实验室及生产线的布置及连接；本发明平台系统匹配独立的控制及分析软件并自带数据存储模块，可以实时记录实验数据并出具实验分析报告，同时自动把实验数据汇总并形成数据库，为后续实验提供指导。

为了更清楚介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

当要进行实验时，在支撑框架5-1布置所需要的功能模块4，同时，选择Y轴机构2及Z轴机构3的数目，当需要多个Y轴机构2及Z轴机构3时，多个Y轴机构2及Z轴机构3独立动作，多个Y轴机构2之间互相不干扰，多个Z轴机构3之间互相不干扰。在Z轴机构3的一端设置实验所需的第一功能手3-10，第一功能手3-6精确定位于支撑框架4-1任一位置，与功能模块5配合完成相应的实验。

在支撑框架5-1的前端面板上安装有各种仪表(如气体压力、液体压力、实验温度等)及显示屏，用于实时显示实验状态及过程。功能模块5采用模块化设计，每个功能模块4都以基础模块为参考，在长度方向尺寸与基础模块尺寸一致，宽度方向尺寸为基础模块尺寸的倍数，可以是一倍、两倍或多倍，具体根据功能模块4为实现某种功能所需要的尺寸，而基础模块的的外形尺寸根据最初的平台系统设计预先定义。同时，每个功能模块5设置有标准的电路接口、气路接口、通信接口、传感器信号接口以及机械连接接口。另外，在支撑框架5-1上亦设置有标准的电路接口、气路接口、通信接口、传感器信号接口以及机械连接接口，这些接口与所述功能模块4上的接口匹配，并可同种接口任意连接。故功能模块5可以很方便的进行连接及更换。在一个平台系统中可以设置一个合适的所述功能模块5的安装数量，保持一些基本的常用实验功能，在需要其他实验功能时，可以快速替换安装相应的所述功能模块4从而在保证使用功能的情况下，尽可能使整个平台系统小型化。其中，通讯接口可以采用串行的RS232或RS455接口，亦可以采用CANBus系统接口。各个功能模块4可实现不同的功能，包括称重、搅拌、加热、震荡、监测、培养环境、开关瓶盖、自动清洗等，并可根据需要快速更换和拓展。本发明平台机械臂上各个第一功能手3-6也可实现不同的功能，包括夹取、液体分配、固体分配、粘滞体分配等，亦可根据需要快速更换和拓展。从而功能模块4与第一功能手3-6配合可完成样品准备，材料配方，材料合成，功能筛选等。其中，第一功能手3-6可以采用多通道设计，配合功能模块4上的微孔板(譬如16孔板、32孔板、96孔板、384孔板等)，可以高通量的进行实验，尤其擅长大批量的相同或相似实验，大幅提高实验效率。需要说明的是，本发明平台系统可以根据需要设定功能模块4的数量。功能模块4采用模块化设计，可将固体、液体、粘滞体分配，称重、搅拌、加热、换位、监测等功能集成于一体，并可根据需要进行功能拓展，可在同一平台上完成样品准备，材料配方，材料合成，功能筛选等，从而避免了在实验过程中不必要的样品及仪器转换工作，减少人力、物力和时间的浪费。针对大批量相同或相似实验可以自动化高通量的进行实验，能够大幅提高实验的效率；同时由于自动化完成实验，避免了人为操作误差，也保证了实验过程的精确性和统一性，提高实验的精度。且框架装置5开放式结构，预留了开放的机械和数据接口，除实现本身功能外，亦可连接其他实验及分析设备，方便实验室及生产线的布置及连接；本发明平台系统匹配独立的控制及分析软件并自带数据存储模块，可以实时记录实验数据并出具实验分析报告，同时自动把实验数据汇总并形成数据库，为后续实验提供指导。

当X轴机构1动作时。X轴机构1两端没有驱动电机或其他零部件阻碍，X轴机构1上集成的机械臂可以运动到X轴机构1两端终点，此设计可大大减小机械臂两端无效运行区间，从而使平台工作区间可以充分利用，有效减小平台体积。X轴电机1-4-1通过滑块安装在X轴导轨1-3上，同时通过X轴正时带轮1-2-2与X轴正时皮带1-2-4配合，X轴正时皮带1-2-4一端与支撑架1-1一端连接，另一端依次穿过第一X轴惰轮1-2-1、X轴正时带轮1-2-2及第二X轴惰轮1-2-3与支撑架1-1另一端连接，X轴电机1-4-1驱动X轴正时带轮1-2-2时，X轴电机1-4-1及其他运动部件沿X轴运动。其中，X轴机构1通过第一X轴惰轮1-2-1及第二X轴惰轮1-2-3来保证X轴正时带轮1-2-2与X轴正时皮带1-2-4配合包角，保证两者紧密配合。X轴电机支架1-4-2作为X轴电机1-4-1安装支架，与X轴电机1-4-1一起运动，同时又作为与Y轴机构2的连接支架，从而带动Y轴机构2沿X轴移动。由于X轴电机1-4-1本身作为运动部件，故X轴机构1上可以集成多个相互独立的驱动系统，从而可以集成多个独立的机械臂。同时，为防止平台机械臂与平台两端相撞并确定机械臂初始位置，X轴机构1上安装了X轴位置传感器1-5，X轴位置传感器1-5向中央控制器发送X轴电机1-4-1的位置信号，防止平台机械臂与支撑架1-1两端相撞并确定机械臂初始位置。

当X轴机构1带动Y轴机构2达到X轴方向上的工作位时。Y轴正时皮带2-3-3一端与Y轴正时带轮2-3-4配合，另一端与Y轴惰轮2-3-2配合，并通过上端压块2-5和下端压块2-6与Z轴机构3固定在一起。当Y轴电机2-8-1驱动Y轴正时带轮2-3-4旋转时，则Y轴正时皮带2-4-3随Y轴正时带轮2-4-4运动，从而带动Z轴机构3沿Y轴方向运动。Y轴电机2-8-1作为非运动件固定在Y轴电机支架2-8-2上，Y轴电机支架2-8-2通过插销或螺栓等固定在臂梁2-1-4上，以方便Y轴正时皮带2-3-3的装配和松紧度调节。臂梁2-1-4为Y轴机构2中各主要零部件装配基体，同时与臂上盖2-1-2、连接盖板2-1-1、臂后盖2-1-3、臂前盖2-1-5组成一个相互连接封闭壳体结构，保护Y轴机构2壳体里面的零部件，同时提高Y轴机构2的整体强度和刚度。由于Y轴机构2与X轴机构1连接为悬臂式结构，故需Y轴机构2具有很好的强度和刚度，以避免Y轴机构2前端产生较大挠度，从而影响机械臂上功能手3-6的空间定位精度。为降低Y轴机构2前端产生较大挠度，除采用封闭壳体结构外，需尽可能降低Y轴机构2和Z轴机构3中零部件重量并进行结构优化设计同时，做为核心零部件的臂梁2-1-4采用轻质高强度材质并整体做成U型结构。Y轴机构2通过正时皮带传动系统驱动Z轴机构3沿Y轴方向的运动，结构简单，宽度和高度尺寸比较小，轻量化，从而可以布置在Y轴机构2的有限空间中，并尽可能使Y轴机构2外观整洁紧凑。同时，Y轴机构2壳体中质量比较大的零部件(Y轴电机2-8-1、Y轴电机支架2-8-2)布置在后端接近悬臂梁支点处，从而降低Y轴机构2前端产生较大挠度。同时，为防止Z轴机构3沿Y轴运动时，在前后极限位置于其他零部件产生冲击，Y轴机构2中设计有第一缓冲块2-4和第二缓冲块2-10，第一缓冲块2-4固定设置臂梁2-1-4的一端，第二缓冲块2-10固定设置在所述臂梁2-1-4的另一端。其中，在若干Y轴机构2上设置接近感应器，以避免双方沿X轴方向动作时出现干涉。Y轴正时皮带2-3-3上固定有Y轴信号卡2-7，Y轴信号卡2-7固定位置与Y轴正时皮带2-3-3初始相位位置匹配，并与Y轴位置传感器2-9配合以确定Z轴机构3的初始位置，Y轴信号卡2-7及Y轴位置传感器2-9向中央控制器发送Z轴机构3的位置信号，为防止Z轴机构3沿Y轴运动时，在前后极限位置于其他零部件产生冲击。

当Y轴机构2带动X轴机构3达到Y轴方向上的工作位时。Z轴电机支架3-9-1为Y轴机构2和Z轴机构3的连接零部件，通过滑块与Y轴导轨2-2活动连接，在Y轴导轨2-2上滑动，并通过上端压块2-5和下端压块2-6与Y轴正时皮带2-3-3连接，承接Y轴机构2的驱动力，带动Z轴机构3沿Y轴方向运动。Z轴机构3通过顶端连接梁3-1、升降导轨3-2、底端连接梁3-5和Z轴导轨3-8组成框架结构，作为Z轴机构3的主体，并作为其他零部件安装基体。该框架结构作为Z轴机构3的沿Z轴运动部件，Z轴电机支架3-9-2及其安装附件作为所述Z轴机构3的非运动部件。Z轴机构3的框架结构上安装有Z轴信号卡3-7，Z轴信号卡3-7固定位置与Z轴机构3在Z轴方向上的初始相位匹配，并与Z轴位置传感器3-12配合以确定Z轴机构3的初始位置，Z轴信号卡3-7及Z轴位置传感器3-12向中央控制器发送的Z轴机构3位置信号，确定Z轴机构3的初始位置。Z轴机构3的框架结构内侧下端安装有第一功能手3-6，第一功能手3-6可根据需要配置以具有相应的功能，如固体分配器、液体分配器、抓手等，并与功能模块4配合完成相应的实验。

当X轴机构3到达工作位时，Z轴导轨3-8通过滑块与Z轴电机支架3-9-2活动连接，Z轴电机支架3-9-2可在Y轴导轨2-2上滑动。Z轴导轨3-8通过螺栓或轴销等与齿条3-10-1连接，齿条3-10-1与齿轮3-10-2啮合，齿轮3-10-2安装在Z轴电机3-9-1上，Z轴电机3-9-1又安装在Z轴电机支架3-9-2上。当Z轴电机3-9-1驱动齿轮3-10-2运动时，齿轮3-10-2带动齿条3-10-1沿Z轴方向运动，从而带动Z轴导轨3-8沿Z轴方向运动，也即带动Z轴机构3的框架结构沿Z轴方向运动。通过在框架上设置第一功能手3-6进行实验操作，可以完成样品准备，材料配方，材料合成，功能筛选等，能够进行自动化高通量的实验，大幅提高实验的效率，避免了人为操作误差，也保证了实验过程的精确性和统一性，提高实验的精度，节约人力。

Z轴机构3的框架结构外侧的安装有外侧连接器3-3-2，外侧连接器3-3-2通过滑块与升降导轨3-2连接，同时亦与气缸3-3-1连接。当气缸3-3-1打开或关闭时，可以驱动连接器3-3-2沿升降导轨3-2上下运动。连接器3-3-2上可以根据需要安装与第一功能手3-6不同的第二功能手，从而实现同一个机械臂具有多种实验操作功能。当需要使用第一功能手3-6时，气缸3-3-1动作，带动连接器3-3-2向上移动，使第二功能手与第一功能手3-6错开，以避免对第一功能手3-6实验操作的干涉；当需要使用所述第二功能手时，气缸3-3-1动作，带动连接器3-3-2向下移动，使第一功能手3-6与第二功能手错开，以避免对第二功能手实验操作的干涉。

为实现Z轴机构3停电位置保持功能，并尽可能减小整个系统体积及重量，Z轴机构3设计安装了均衡器3-11-1；均衡器3-11-1的拉线通过第一滑轮3-11-5、第二滑轮3-11-4及第三滑轮3-11-2的调整，拉力方向变为竖直向上状态，其拉力与Z轴机构3运动结构部分的重量保持平衡，使两者合力接近于零，则Z轴电机3-9-1可选择小尺寸小功率型号，减小了整个系统的体积和重量，并实现Z轴机构3停电位置保持功能。Z轴机构3的下端设置了均衡器3-11-1的拉力调节器，可根据Z轴机构3安装的功能手状态和数量调整均衡器3-11-1的拉力。Z轴机构3采用均衡器设计，使Z轴驱动机构3-9小型化，并可实现断电保持位置功能。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种三自由度机械臂装置，其特征在于，包括：

X轴机构(1)，包括：支撑架(1-1)、第一传动部件(1-2)、X轴导轨(1-3)及若干X轴驱动部件(1-4)，所述X轴导轨(1-3)与所述支撑架(1-1)连接，所述若干X轴驱动部件(1-4)活动设置在所述X轴导轨(1-3)上，所述第一传动部件(1-2)一端与所述支撑架(1-1)一端连接，另一端穿过所述若干X轴驱动部件(1-4)与所述支撑架(1-1)另一端连接；

若干Y轴机构(2)，包括：支撑臂(2-1)、Y轴导轨(2-2)、Y轴驱动部件(2-8)及第二传动部件(2-3)，所述支撑臂(2-1)与所述若干X轴驱动部件(1-4)连接，所述Y轴导轨(2-2)设置在所述支撑臂(2-1)内，所述Y轴驱动部件(2-8)活动设置在所述支撑臂(2-1)的一端，所述第二传动部件(2-3)一端套接在所述Y轴驱动部件(2-8)上，另一端设置在所述支撑臂(2-1)另一端；

若干Z轴机构(3)，包括：Z轴驱动部件(3-9)、升降导轨(3-2)、Z轴导轨(3-8)及第三传动部件(3-10)，所述Z轴驱动部件(3-9)与所述第二传动部件(2-3)连接，所述Z轴驱动部件(3-9)与所述Y轴导轨(2-2)活动连接，所述Z轴导轨(3-8)与所述Z轴驱动部件(3-9)活动连接，所述Z轴导轨(3-8)与所述第三传动部件(3-10)连接，所述Z轴驱动部件(3-9)通过所述第三传动部件(3-10)带动所述Z轴导轨(3-8)动作，所述升降导轨(3-2)与所述Z轴导轨(3-8)连接。

2.根据权利要求1所述的机械臂装置，其特征在于，所述第一传动部件包括：

X轴正时带轮(1-2-2)，与所述X轴驱动部件(1-4)的输出轴连接；

第一X轴惰轮(1-2-1)，设置在所述X轴驱动部件(1-4)上；

第二X轴惰轮(1-2-3)，设置在所述X轴驱动部件(1-4)上；

X轴正时皮带(1-2-4)，一端与所述支撑架(1-1)一端连接，另一端依次穿过所述第一X轴惰轮(1-2-1)、X轴正时带轮(1-2-2)及第二X轴惰轮(1-2-3)与所述支撑架(1-1)另一端连接。

3.根据权利要求1所述的机械臂装置，其特征在于，所述支撑臂包括：

臂梁(2-1-4)，一端设置有臂后盖(2-1-5)，另一端设置有臂前盖(2-1-3)；

连接盖板(2-1-1)，与所述臂梁(2-1-4)连接；

臂上盖(2-1-2)，与所述臂梁(2-1-4)连接。

4.根据权利要求1所述的机械臂装置，其特征在于，所述第二传动部件包括：

Y轴正时带轮(2-3-4)，与所述Y轴驱动系统(2-8)的输出轴连接；

带轮支架(2-3-1)，设置在所述支撑臂(2-1)另一端；

Y轴惰轮(2-3-2)，活动设置在所述带轮支架(2-3-1)上；

Y轴正时皮带(2-3-3)，一端套接在所述Y轴正时带轮(2-3-4)上，另一端套接在所述Y轴惰轮(2-3-2)上，所述Y轴正时皮带(2-3-3)与所述Z轴驱动部件(3-9)连接。

5.根据权利要求1所述的机械臂装置，其特征在于，所述第三传动部件包括：

齿轮(3-10-2)，与所述Z轴驱动部件(3-9)的输出轴连接；

齿条(3-10-1)，设置在所述Z轴导轨(3-8)上，所述齿轮(3-10-2)与所述齿条(3-10-1)啮合。

6.根据权利要求1所述的机械臂装置，其特征在于，所述机械臂装置还包括：

X轴位置传感器(1-5)，设置在所述X轴驱动部件(1-4)上；

Y轴信号卡(2-7)，设置在所述第二传动部件(2-3)上，所述Y轴信号卡(2-7)固定位置与所述第二传动部件(2-3)初始相位位置相一致；

Y轴位置传感器(2-9)，设置在所述Y轴驱动部件(2-8)上；

Z轴信号卡(3-7)，设置在所述Z轴导轨(3-8)上，所述Z轴信号卡(3-7)固定位置与所述Z轴机构(3)在Z轴方向上的初始位置相一致；

Z轴位置传感器(3-12)，设置在所述Z轴驱动部件(3-9)上。

7.根据权利要求1所述的机械臂装置，其特征在于，所述Z轴机构还包括：

升降部件(3-3)，设置在所述升降导轨(3-2)上；

所述升降部件包括：气缸(3-3-1)及连接器(3-2-2)，所述气缸(3-3-2)一端与所述升降导轨(3-2)连接，另一端与所述连接器(3-3-2)连接，所述连接器(3-3-2)活动设置在所述升降导轨(3-2)上。

8.根据权利要求1所述的机械臂装置，其特征在于，所述Z轴机构还包括：

位置保持部件(3-11)，设置在所述Z轴驱动部件(3-9)及Z轴导轨(3-8)上；

所述位置保持部件(3-11)包括：均衡器(3-11-1)、滑轮支架(3-11-3)、第一滑轮(3-11-5)、第二滑轮(3-11-4)及第三滑轮(3-11-2)，所述均衡器(3-11-1)设置在所述Z轴驱动部件(3-9)上，所述第三滑轮(3-11-2)设置在所述Z轴导轨(3-8)上，所述滑轮支架(3-11-3)设置在所述Z轴驱动部件(3-9)上，所述第二滑轮(3-11-4)及第一滑轮(3-11-5)设置在所述滑轮支架(3-11-3)上，所述均衡器(3-11-1)的拉线依次绕过所述第一滑轮(3-11-5)、第二滑轮(3-11-4)及第三滑轮(3-11-2)与所述Z轴导轨(3-8)连接。

9.一种机械手平台系统，其特征在于，所述机械手平台系统包括如权利要求1-8任一一项所述的三自由度机械臂装置。

10.根据权利要求9所述的机械手平台系统，其特征在于，所述机械手平台系统还包括：

框架装置(5)，与所述X轴机构(1)连接，所述框架装置(5)上设置有若干功能模块(4)，所述Z轴机构(1)在所述框架装置(5)上对所述功能模块(4)进行动作；

所述框架装置包括：支撑框架(5-1)，所述支撑框架(5-1)上设置有若干功能模块(4)，所述Z轴机构(1)在所述支撑框架(5-1)上对所述功能模块(4)进行动作。