CN106826765A - 包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人，属于机构设计领域。该机器人包括定平台、动平台部件以及连接所述定平台和动平台部件之间的四条支链。定平台上安装有四个驱动装置，四个驱动器圆周对称布置，动平台部件由上动平台、下动平台、滑块摇杆机构以及末端执行器构成；控制四个驱动装置的转动，可以实现末端执行器的三个移动自由度和一个转动自由度。本发明具有结构紧凑、运动灵活、控制简单、刚度和稳定性较好等特点。

Description

包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人

技术领域

本发明属于机构设计领域，特别涉及一种包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人。

背景技术

塑料工业、电子产品工业、药品工业和食品工业是对我国国民经济有重要贡献。为提高所述产业生产效率，各种产品的生产流水线被不断开发使用。然而，我国目前所属产业的轻型生产流水线货品的包装、分拣、组合和拆解任务仍大部分采用人工劳动，这样一方面导致人力生产成本居高不下，另一方面也不利于发挥出生产流水线的潜在生产效率。我国所述产业竞争力正在下降，产业自动化程度急需提高。引入工业机器人技术成为解决上述问题的不可或缺的重要手段。

早期用于轻型生产流水线货品的包装、分拣、组合和拆解任务的工业机器人由串联机构实现。串联机构通过运动副依次连接而成，为开环结构，具有大的工作空间和高的灵活度，但其也具有明显的缺点：各运动副误差累积导致末端精度低、刚度低、惯性大、动力学性能不好。并联机构是一种闭环结构，其动平台部件通过至少两个独立的运动链与定平台相连接。与串联机构相比，并联机构具有刚度高、精度高、动力学性能好、结构紧凑等优点。

基于并联机构的优点，CLAVEL提出了由三条对称支链构成的可实现三维平动的Delta并联机构(US4976582)，具有高速运动特性，在此构型的基础上，ABB公司研发了“Flexpicker”并联机器人并应用于食品包装生产线中代替人工完成食品等的快速分拣操作；为进一步增加拾取动作的柔性和效率，PIERROT等提出了具有四条支链，双动平台部件特征的可实现SCARA运动的H4并联机构(US20090019960和EP1084802)；随后Adept公司成功将其商业化，典型代表有“Adept Quattrro”并联机器人。

对于以上部分设计的优缺点，有文献进行了点评，不足之处总结如下：

专利CN202592386指出专利US4976582中Delta机构只具有空间平动的三个自由度，不能实现拾取角度的旋转；专利CN102161200指出专利US20090019960和EP1084802中H4机构动平台部件的多个部件处于同一平面内，使得动平台部件尺寸较大，不够紧凑，且相邻的两条支链驱动动平台部件的一个部件，传力效果不好，不利于提高机构效率；专利CN101863024、CN102161201指出专利US20090019960和EP1084802中动平台部件尺寸较大，其上设置的放大机构增加了动平台部件的重量；专利CN102152306指出专利US20090019960和EP1084802中动平台部件受驱动的部件是相当于平行四边形的一组对边，结构不紧凑，活动不灵活，受力不均匀，不利于提高机构效率；专利CN102229141指出专利US20090019960和EP1084802中动平台部件受驱动的部件只有两个，这两个部件相当于平行四边形的一组对边，这样的驱动方式不灵活，受力情况不均匀，不利于机构的顺畅运行。

综上，设计研发性能优异的四自由度高速并联机器人仍是机器人领域关注的热点问题，一款结构紧凑、运动灵活的高性能四自由度高速并联机器人必将具有广阔的科研及应用前景。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人，所述四自由度高速并联机器人具有性能优异、结构紧凑且运动灵活等优点。

本发明提出的包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人，包括：定平台；四条支链，四个所述支链沿所述定平台的周向间隔开；四个驱动装置，四个所述驱动装置设在所述定平台上且与四个所述支链的上端一一对应相连，以驱动四个所述支链枢转；动平台部件，所述动平台部件设在所述定平台下方且包括：上动平台，所述上动平台与四个所述支链的其中两个相间设置的支链的下端可枢转地相连；下动平台，所述下动平台设在所述上动平台下方且与四个所述支链的其中另两个相间设置的支链的下端可枢转地相连；滑块摇杆机构，所述滑块摇杆机构连接所述上动平台和下动平台且包括：至少一个滑动导轨，所述滑动导轨设在所述上动平台和所述下动平台的其中一个上且沿竖直方向延伸，所述上动平台和所述下动平台的其中另一个与所述滑动导轨可滑动地相连，摇杆，所述摇杆的两端分别与所述上动平台和所述下动平台可枢转地相连；啮合相连的锥齿轮对，所述锥齿轮对设在所述下动平台上，所述锥齿轮对中的其中一个与所述摇杆的一端相连，以在所述摇杆的带动下转动；末端执行器，所述末端执行器设在所述下动平台下方且通过穿过所述下动平台的输出轴与所述锥齿轮对的其中另一个相连。

根据本发明实施例的四自由度高速并联机器人具有结构紧凑、运动灵活、控制简单、刚度和稳定性较好、性能较高等特点，存在广阔的科研及应用前景。

另外，本发明提出的四自由度高速并联机器人还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述支链包括：两个第一杆体，两个所述第一杆体上下布置且平行设置，处于上方的所述第一杆体与所述驱动装置相连，处于下方的所述第一杆体与所述动平台部件相连；两个第二杆体，两个所述第二杆体平行设置且与两个所述第一杆体相连形成矩形框，第二杆体的长度大于第一杆体的长度，每个所述第一杆体的两端分别与所述两个所述第二杆体球面配合。

进一步地，所述支链还包括：抗扭弹性件，所述抗扭弹性件与所述第一杆体平行设置且邻近所述第一杆体设置，所述抗扭弹性件处于伸长状态且两端与两个所述第二杆体可枢转地相连，所述抗扭弹性件包括至少一个且所述支链的至少一端设有所述抗扭弹性件。

在本发明的一些实施例中，所述驱动装置包括：驱动器，所述驱动器设在所述定平台上；驱动臂，所述驱动臂大体沿所述定平台的径向延伸，所述驱动臂的内端与所述驱动装置相连，以在所述驱动器的带动下相对于所述定平台可枢转，所述驱动臂的外端与对应的所述支链的上端可枢转地相连。

进一步地，所述定平台包括：平台主体；四个安装板，四个所述安装板沿所述定平台的周向间隔开设在所述平台主体的外周沿上，每个所述安装板向远离所述平台主体的方向延伸，所述驱动器和所述驱动臂分别设在所述安装板的沿所述平台主体的周向的两端，所述驱动器的输出轴穿过所述安装板与所述驱动臂相连。

更进一步地，所述平台主体形成为方体形，四个所述安装板设在所述平台主体的四个边角处，相邻两个所述安装板垂直设置。

在本发明的一些实施例中，所述滑块摇杆机构还包括：连杆，所述连杆的两端分别与所述摇杆和所述上动平台可枢转地相连。

进一步地，所述滑块摇杆机构还包括：上端轴座，所述上端轴座设在所述上动平台上，所述连杆的上端与所述上端轴座可枢转地相连；下端轴座，所述下端轴座设在所述下动平台上，所述摇杆的一端枢转地与所述下端轴座相连，所述锥齿轮对中的其中一个可枢转地设在所述下端轴座上且与所述摇杆传动相连。

更进一步地，所述滑动导轨形成为沿竖直方向延伸的柱状，所述上动平台和所述下动平台的其中另一个上设有滑动孔，所述滑动导轨可滑动地设在所述滑动孔内。

较优选地，四自由度高速并联机器人还包括：轴套，所述轴套设在所述滑动孔内，所述滑动导轨可滑动地穿设在所述轴套内。

可选地，所述滑动导轨和所述轴套分别包括多个，多个所述滑动导轨间隔设置，每个滑动导轨的下端与所述下动平台固定相连，多个所述滑动导轨的上端通过沿水平方向延伸的连接板相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明实施例的四自由度高速并联机器人的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的四自由度高速并联机器人的动平台部件的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的四自由度高速并联机器人的支链的结构示意图；

图4为图3中圈示A处的放大图；

图5为根据本发明另一个实施例的四自由度高速并联机器人的动平台部件的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人。

参照图1至图5所示，根据本发明实施例的包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人100可包括：定平台1、四个驱动装置2、四条支链4和动平台部件5。

具体而言，四个支链4沿定平台1的周向间隔开，四个驱动装置2设在定平台1上并且一一对应驱动四个支链4枢转。也就是说，四个驱动装置2与四个支链4一一对应，每个驱动装置2可以驱动对应的支链4相对于定平台1枢转。

动平台部件5设在定平台1下方，动平台部件5可包括：上动平台51、下动平台52、滑块摇杆机构和末端执行器53。上动平台51位于定平台1下方，上动平台51与四个支链4的其中两个相间设置的支链4的下端可枢转地相连。下动平台52设在上动平台51下方，下动平台52与四个支链4的其中另两个相间设置的支链4的下端可枢转地相连。

为方便描述，如图1所示，沿定平台1的周向依次分布的四个支链4分别为第一支链I、第二支链II、第三支链III和第四支链IV，上动平台51可以与第一支链I的下端和第三支链III的下端可枢转地相连，下动平台52可以与第二支链II的下端和第四支链IV的下端可枢转地相连。

较优选地，四个支链4沿定平台1的周向均匀间隔开设置。此时，第一支链I和第三支链III可以相对在定平台1的径向两端，第二支链II和第四支链IV可以相对设置在定平台1的径向两端，使机器人的变形更均衡，变形效果更好。

滑块摇杆机构连接上动平台51和下动平台52，滑块摇杆机构包括至少一个滑动导轨512、摇杆56和啮合的锥齿轮对，啮合的锥齿轮对的两个锥齿轮58啮合相连。滑动导轨512设在下动平台52上并且沿竖直方向延伸，上动平台51与滑动导轨512可滑动地相连。由此，可以实现动上动平台51和下动平台52的相对移动，以改变上动平台51和下动平台52的间距，并且滑动导轨512可以起到导向作用，可以提高移动的准确性以及顺畅性。

可以理解的是，在本发明中，滑动导轨512还可以设置在上动平台51并且与下动平台52可滑动地相连。也就是说，滑动导轨512可设在上动平台51和下动平台52的其中一个上并且沿竖直方向延伸，上动平台51和下动平台52的其中另一个与滑动导轨512可滑动地相连。

摇杆56的两端分别与上动平台51和下动平台52可枢转地相连。锥齿轮对设在下动平台52上，锥齿轮对中的其中一个锥齿轮58与摇杆56的一端相连，以在摇杆56的带动下转动。末端执行器53设在下动平台52下方，末端执行器53通过穿过下动平台52的输出轴510与锥齿轮对的其中另一个锥齿轮59相连。

由此，当上动平台51和下动平台52之间的距离发生变化时，摇杆56可以枢转，并且带动与之相连的锥齿轮58转动，然后使另一个锥齿轮59转动，并通过输出轴510带动末端执行器53转动。末端执行器53可以用于执行各种操作和任务，实现抓放等操作和任务。

根据本发明实施例的四自由度高速并联机器人100可以通过控制四个驱动装置2来控制四个支链4的枢转，实现动平台部件5沿X、Y和Z方向的移动，以及上动平台51和下动平台52沿Z轴的移动，其中，上动平台51和下动平台52沿Z轴的移动可以通过滑块摇杆机构转换成末端执行器53绕沿Z轴的转动，使末端执行器53具有三个移动自由度和一个转动自由度，实现四自由度的抓取等操作，例如，每分钟可以完成一百次的标准抓取动作，具有结构紧凑、运动灵活、控制简单、刚度和稳定性较好、性能较高等特点，存在广阔的科研及应用前景。

如图1所示，驱动装置2可包括驱动器21和驱动臂22，驱动器21设在定平台1上，驱动臂22与驱动器21相连，并且在驱动器21的带动下相对于定平台1可枢转。每个驱动臂22大体沿定平台1的径向延伸，也就是说，每个驱动臂22的延伸方向可以经过定平台1的中心，也可以不经过但稍有偏斜。每个驱动臂22的内端(即邻近定平台1的中部的一端)与驱动装置2相连，使得驱动臂22可以在驱动装置2的带动下相对于定平台1可枢转，每个驱动臂22的外端(即远离定平台1的中部的一端)与对应的支链4的上端可枢转地相连。由此，当驱动器21驱动驱动臂22枢转时，支链4可以在驱动臂22的带动下相对于定平台1枢转，安装方便、枢转性好且活动较灵活。

可选地，定平台1可包括平台主体11和四个安装板12，四个安装板12可沿定平台1的周向间隔开设在平台主体11的外周沿上，每个安装板12向远离平台主体11的方向延伸，安装板12的延伸方向可以大致为平台主体11的径向。驱动器21和驱动臂22分别设在安装板12的沿平台主体11的周向的两端。也就是说，在沿平台主体11的周向上，与每个安装板12对应的驱动器21和驱动臂22分别位于安装板12的两端。驱动器21的输出轴可穿过安装板12与驱动臂22相连，以驱动驱动臂22相对于安装板12枢转。可选地，驱动器21可以为驱动电机。

如图1所示，平台主体11可形成为方体形，四个安装板12可设在在平台主体11的四个边角处，相邻两个安装板12垂直设置。由此，更方便制造和装配，并且机器人的稳定性更好。在本发明的一些具体实施方式中，平台主体11与安装板12一体形成。由此，可以进一步提高机器人的稳定性，提高生产效率。

下面结合附图对滑块摇杆机构进行进一步描述。

参照图1、图2和图5所示，滑块摇杆机构还包括连杆55，连杆55的两端分别与摇杆56和上动平台51可枢转地相连。由此，更方便安装，同时可以提高移动的灵活性。

进一步地，滑块摇杆机构还可包括上端轴座54和下端轴座57，上端轴座54设在上动平台51上，连杆55的上端与上端轴座54可枢转地相连。下端轴座57设在下动平台52上，摇杆56的一端枢转地与下端轴座57相连，锥齿轮对中的其中一个锥齿轮58可枢转地设在下端轴座57上并且与摇杆56传动相连。

由此，可以通过上端轴座54实现连杆55与上动平台51的可枢转连接以及通过下端轴座57实现摇杆56与下动平台52的可枢转连接，连接操作更方便。

在本发明中，滑动导轨512的形状可形成为多种，在图1和图2所示的实施例中，滑动导轨512形成为沿竖直方向延伸的柱状，上动平台51上设有滑动孔，滑动导轨512可滑动地设在滑动孔内。由此，不仅安装牢固，结构紧凑，而且滑动顺畅，移动性能好。

图1至图2所示，滑动导轨512形成为沿竖直方向延伸的圆柱状，可以理解的是，滑动导轨512的形状不限于圆柱状，滑动导轨512的横截面还可以为三角形、四边形等多边形或者不规则形状等。另外，在本发明中，滑动孔不仅限于设置上动平台51上，还可以设置在下动平台52上，此时，滑动导轨512的上端可以与上动平台51相连，滑动导轨512的下端穿设在下动平台52的滑动孔内，同样可以实现较好的移动效果。

进一步地，四自由度高速并联机器人100还可包括轴套511，轴套511可设在滑动孔内，滑动导轨512可滑动地穿设在轴套511内。由此，可以提高运行的可靠性，并且可以避免对上动平台51或下动平台52造成磨损，轴套511在磨损严重后可以单独拆下进行维修更换，维护成本较低。

在本发明中，对于滑动导轨512和轴套511的数量不做特殊限制，可以为一个，也可以为多个。例如，在图5所示的实施例中，滑动导轨512和轴套511分别包括三个，三个滑动导轨512可间隔设置形成为三角形分布，每个滑动导轨512的下端可以与下动平台52固定相连，多个滑动导轨512的上端可以通过沿水平方向延伸的连接板513相连。

由此，可以增强动平台部件5刚度，使整体结构更加牢固稳定，并且连接板513还可以起到限位作用，避免上动平台51和下动平台52相对位移过大，导致滑动导轨512的端部从滑动孔内移出，工作可靠性进一步提高。

下面结合附图对支链4进行进一步描述。

如图1至5所示，支链4可包括：两个第一杆体和两个第二杆体，即第一杆体42a和第一杆体42b、第二杆体42c和第二杆体42d。两个第一杆体上下布置并且平行设置，处于上方的第一杆体42a与驱动装置2相连，当机器人具有驱动臂22时，处于上方的第一杆体42a可以与驱动臂22的外端相连。处于下方的第一杆体42b与动平台部件5相连。两个第二杆体平行设置并且与两个第一杆体相连形成矩形框，第二杆体42c、42d的长度大于第一杆体42a、42b的长度。每个第一杆体的两端分别与两个第二杆体球面配合。

由此，第一杆体42a与两个第二杆体42c、42d可以发生相对枢转，当驱动臂22在驱动器21的带动下枢转时，第一杆体42a可以随着驱动臂22移动，进而使第二杆体42c、42d可以枢转。该结构的支链4不仅结构稳定性好，支链4不易发生扭转，而且方便制造，成本较低，材料用量少，可以大幅减少机器人的重量。

进一步地，支链4还可包括抗扭弹性件，抗扭弹性件可以与第一杆体平行设置，并且抗扭弹性件可以邻近第一杆体设置，也就是说，抗扭弹性件可以邻近支链4的端部设置。抗扭弹性件处于伸长状态，并且抗扭弹性件的两端与两个第二杆体可枢转地相连。由此，抗扭弹性件对支链4具有弹性力作用，可以更有效地避免支链4发生扭转，机器人的结构稳定性更强，活动更灵活可靠。

在本发明中，对于抗扭弹性件的数量不做特殊限制，抗扭弹性件可包括至少一个，例如，每个支链4上可以设置一个、两个、三个或者更多个抗扭弹性件，并且支链4的至少一端可设有抗扭弹性件。例如，在图3和图4所示的实施例中，支链4上设有两个抗扭弹性件，分别为抗扭弹性件42e和抗扭弹性件42f，抗扭弹性件42e和抗扭弹性件42f分别设在支链4的两端并且邻近对应的第一杆体42a、42b设置。由此，可以从支链4的两端限制扭转，支链4的稳定性较高，形状维持性好。

图1至图4中示出了根据本发明实施例的四自由度高速并联机器人100的一个具体示例。参照图1至图4所示，包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人100包括定平台1、动平台部件5以及第一支链I、第二支链II、第三支链III、第四支链IV，四条支链4分别连接于定平台1和动平台部件5之间，并与定平台1和动平台部件5构成空间闭环机构，四条支链4呈圆周对称布置关系。

动平台部件5的结构如图2所示，包括上动平台51、下动平台52、滑块摇杆机构、末端执行器53以及运动副；其中，滑块摇杆机构包括：上端轴座54、连杆55、摇杆56、下端轴座57、锥齿轮58、锥齿轮59、输出轴510、轴套511、滑动导轨512，滑块摇杆机构为分离式结构，即滑动导轨512与摇杆56相对下动平台52呈分离式布置。

动平台部件5中各零件的装配关系为：上端轴座54与上动平台51紧固，上端轴座54与连杆55通过转动副连接，连杆55与摇杆56通过转动副连接，摇杆56与下端轴座57通过转动副连接，摇杆56与锥齿轮58沿摇杆56和下端轴座57形成的转动副中心紧固，下端轴座57与下动平台52紧固；轴套511与上动平台51紧固，滑动导轨512与下动平台52紧固，轴套511与滑动导轨512通过滑动副连接；锥齿轮58与锥齿轮59轴线呈九十度啮合，锥齿轮59与输出轴紧固输出轴510，输出轴510与下动平台52通过转动副连接；输出轴510与末端执行器53紧固。

第一支链I、第二支链II、第三支链III、第四支链IV结构相同，以第一支链I为例，形成为平行四边形部件的支链44在与驱动器212相连的驱动臂223的带动下转动。其中，各零部件的装配关系为：驱动器21的输出轴与驱动臂22的前端(即图1中所示的内端)紧固，驱动臂22的末端(即图1中所示的外端)和支链4的一端(即第一杆体42a通过转动副连接。

其中，支链4的结构如图3所示(局部结构放大见图4)，包括第一杆体42a、第一杆体42b、第二杆体42c和第二杆体42d、防扭弹性件42e、防扭弹性件42f；各零件的装配关系为：第一杆体42a的两端分别与第二杆体42c和第二杆体42d的上端通过球面配合，第二杆体42c和第二杆体42d的下端分别与第一杆体42b的两端通过球面配合，防扭弹性件42e两端分别与第二杆体42c和第二杆体42d的中上端通过转动副配合，第二杆体42c和第二杆体42d的中下端与防扭弹性件42f的两端通过转动副配合，防扭弹性件42e、防扭弹性件42f在装配时为预拉伸状态。

在本实施例中，驱动臂223可作为机器人的驱动大臂，第一杆体42a、42b可作为机器人的小臂短杆，第二杆体42c、42d可作为机器人的小臂长杆，防扭弹性件42e、42f可作为为机器人的小臂横杆。

控制与第一支链I、第二支链II、第三支链III、第四支链IV相连的驱动器21的转动，可以通过驱动臂22和支链4将运动传递到动平台部件5，实现动平台部件5整体沿X、Y和Z方向的移动，以及上动平台51和下动平台52沿Z方向的相对移动；上动平台51和下动平台52沿Z方向的相对移动通过滑块摇杆机构转换成末端执行器53绕Z轴方向的转动。因此，末端执行器53可以实现四自由度抓放运动。

在上面的描述中，X、Y可以理解为在水平面内且方向相互垂直的两个方向，Z方向或Z轴的方向可以理解为竖直方向。

图5中示出了根据本发明实施例的四自由度高速并联机器人的另一个具体示例。在该实施例中，动平台部件5中的滑块摇杆机构不局限于图2所提供的形式，还可以采用多套轴套和滑动导轨以增强动平台部件5的刚度。在图5中，轴套511和滑动导轨512分别为三个。

根据本发明实施例的四自由度高速并联机器人100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”或“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (11)

1.一种包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人，其特征在于，包括：

定平台；

四个支链，四个所述支链沿所述定平台的周向间隔开；

四个驱动装置，四个所述驱动装置设在所述定平台上且与四个所述支链的上端一一对应相连，以驱动四个所述支链枢转；

动平台部件，所述动平台部件设在所述定平台下方且包括：

上动平台，所述上动平台与四个所述支链的其中两个相间设置的支链的下端可枢转地相连；

下动平台，所述下动平台设在所述上动平台下方且与四个所述支链的其中另两个相间设置的支链的下端可枢转地相连；

滑块摇杆机构，所述滑块摇杆机构连接所述上动平台和下动平台且包括：

至少一个滑动导轨，所述滑动导轨设在所述上动平台和所述下动平台的其中一个上且沿竖直方向延伸，所述上动平台和所述下动平台的其中另一个与所述滑动导轨可滑动地相连，

摇杆，所述摇杆的两端分别与所述上动平台和所述下动平台可枢转地相连；

啮合相连的锥齿轮对，所述锥齿轮对设在所述下动平台上，所述锥齿轮对的其中一个与所述摇杆的一端相连，以在所述摇杆的带动下转动；

末端执行器，所述末端执行器设在所述下动平台下方且通过穿过所述下动平台的输出轴与所述锥齿轮对的其中另一个相连。

2.根据权利要求1所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述支链包括：

两个第一杆体，两个所述第一杆体上下布置且平行设置，处于上方的所述第一杆体与所述驱动装置相连，处于下方的所述第一杆体与所述动平台部件相连；

两个第二杆体，两个所述第二杆体平行设置且与两个所述第一杆体相连形成矩形框，第二杆体的长度大于第一杆体的长度，每个所述第一杆体的两端分别与两个所述第二杆体球面配合。

3.根据权利要求2所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述支链还包括：

抗扭弹性件，所述抗扭弹性件与所述第一杆体平行设置且邻近所述第一杆体设置，所述抗扭弹性件处于伸长状态且两端与两个所述第二杆体可枢转地相连，所述抗扭弹性件包括至少一个且所述支链的至少一端设有所述抗扭弹性件。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述驱动装置包括：

驱动器，所述驱动器设在所述定平台上；

驱动臂，所述驱动臂大体沿所述定平台的径向延伸，所述驱动臂的内端与所述驱动器相连，以在所述驱动器的带动下相对于所述定平台可枢转，所述驱动臂的外端与对应的所述支链的上端可枢转地相连。

5.根据权利要求4所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述定平台包括：

平台主体；

四个安装板，四个所述安装板沿所述定平台的周向间隔开设在所述平台主体的外周沿上，每个所述安装板向远离所述平台主体的方向延伸，所述驱动器和所述驱动臂分别设在所述安装板的沿所述平台主体的周向的两端，所述驱动器的输出轴穿过所述安装板与所述驱动臂相连。

6.根据权利要求5所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述平台主体形成为方体形，四个所述安装板设在所述平台主体的四个边角处，相邻两个所述安装板垂直设置。

7.根据权利要求1所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述滑块摇杆机构还包括：

连杆，所述连杆的两端分别与所述摇杆和所述上动平台可枢转地相连。

8.根据权利要求7所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述滑块摇杆机构还包括：

上端轴座，所述上端轴座设在所述上动平台上，所述连杆的上端与所述上端轴座可枢转地相连；

下端轴座，所述下端轴座设在所述下动平台上，所述摇杆的一端枢转地与所述下端轴座相连，所述锥齿轮对的其中一个可枢转地设在所述下端轴座上且与所述摇杆传动相连。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述滑动导轨形成为沿竖直方向延伸的柱状，所述上动平台和所述下动平台的其中另一个上设有滑动孔，所述滑动导轨可滑动地设在所述滑动孔内。

10.根据权利要求9所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，还包括：

轴套，所述轴套设在所述滑动孔内，所述滑动导轨可滑动地穿设在所述轴套内。

11.根据权利要求10所述的四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述滑动导轨和所述轴套分别包括多个，多个所述滑动导轨间隔设置，每个滑动导轨的下端与所述下动平台固定相连，多个所述滑动导轨的上端通过沿水平方向延伸的连接板相连。