CN107486841A - 一种具有矩形工作空间的scara运动并联机构 - Google Patents

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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
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    • B25J9/041—Cylindrical coordinate type

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Abstract

一种具有矩形工作空间的SCARA运动并联机构，涉及并联机器人领域。SCARA运动并联机构包括固定平台、电机减速器组合、运动平台、子平台和运动支链；运动支链包括回转副、驱动臂、平面柔性弹簧和平行四边形结构；第二、第四支链之间由第一子平台连接，并与运动平台通过转动副连接，第一、第三支链之间由第二子平台连接，并与运动平台通过螺旋副连接；该空间并联机构通过四个主动回转副输入运动，使两个子平台之间在空间内移动并产生沿竖直方向的相对运动，从而SCARA运动并联机构实现空间内的三维移动和竖直方向的转动。该并联机构为非轴对称结构，减小占地面积，能产生相对狭长的工作空间，更贴合拾取机器人末端执行器的分布区域。

Description

一种具有矩形工作空间的SCARA运动并联机构
技术领域
本发明涉及并联机器人领域，尤其是面向包装、装配等以及材料拾取应用的一种具有矩形工作空间的SCARA运动并联机构。
背景技术
可实现空间内三移动和竖直方向一个转动SACRA运动的四自由度并联机构，具有较大的工作空间和结构刚度，适用于快速的拾取工作，展现出了较大的工业应用潜力，并且越来越广泛地被应用于轻工业生产线的高速拾取应用。除不同结构类型的末端执行器之外，目前出现的四自由度高速并联机器人多采用与专利号为US20090019960A1的机构相似的完全对称结构，保证了并联机构性能的各向同性。这种全对称结构决定了机器人具有柱形的工作空间，有利于扩大机器人的拾取范围。
另一方面，在大多数的拾取工况下，即被拾取物体和安放位置分别离散在两条并列平行的传送带上，机器人的拾取动作通常局限在一个相对狭长并垂直于传送带运动方向的空间内，这种圆周的占地空间造成了厂房空间的浪费，无形之中产生了不可忽视的生产成本。基于这一考虑，开发结构紧凑、安装贴合实际拾取工况的高速并联机器人装备对于降低生产成本、增加并机安装数量以提高生产效率具有经济意义。
发明内容
本发明的目的是为了减小机器人占地安装空间和增加并机安装数量，提出不同于传统完全对称机器人的拓扑结构，提供一种具有相对长而窄的工作空间的高速并联机构。
本发明的技术方案:
一种具有矩形工作空间的SCARA运动并联机构，其特征在于，包括固定平台1、电机减速器组合2、运动平台7、子平台和运动支链；
所述的运动支链设置于固定平台1和运动平台7之间，共四个，具有相同的结构；第一运动支链12和第二运动支链13布置于固定平台1的一侧，第三运动支链14、第四运动支链15布置于固定平台1的另一侧，成对称布局；
所述的运动支链包括主动驱动的回转副、驱动臂3、平面柔性弹簧5和平行四边形构件；回转副设置于固定平台1的两端部，同一端部的两个回转副的旋转轴线相互平行，且与水平面成45°角，回转副的上端连接电机减速器组合2，下端连接驱动臂3，四个驱动臂3呈矩形安装布置，驱动臂3的端部通过固定连接平行四边形构件的一球面副4端；
所述的平行四边形构件由两根被动杆件6和四个球面副4连接而成，平面柔性弹簧5设置于两根被动杆件6之间，用于约束两根被动杆件6，使其表现为万向节的运动形式；平行四边形构件的通过另一球面副4端与子平台相连；其中，第二运动支链13和第四运动支链15连接的平行四边形构件分别连接在第一子平台8的两端；第一运动支链12和第三运动支链14连接的平行四边形构件分别连接在第二子平台9的两端；第一子平台8与第二子平台9成十字结构，第一子平台8与运动平台7通过转动副相连，第二子平台9与运动平台7通过螺旋副相连；
执行器设置于运动平台7底部，实现抓放动作；
所述的球面副4存在一个与回转副平行的轴线；SCARA运动并联机构通过四个回转副输入运动后，使两个子平台在空间内移动并产生沿竖直方向的相对运动；SCARA运动并联机构的工作空间为矩形工作空间11或可达工作空间10。
本发明的有益效果：本发明的一种具有矩形工作空间的SCARA运动并联机构，其非对称机构使其具有相对长而窄的工作空间，在安装方面更加贴合实际的拾取工况，利于减小占地空间以降低生产成本、增加并机安装数量以提高生产效率。
附图说明
图1为本发明所述机构的结构示意图。
图2为本发明的运动平台结构示意图。
图3(a)为本发明所述机构的工作空间的一种形式。
图3(b)为本发明所述机构的工作空间的一种形式。
图中：1固定平台；2电机减速器组合；3驱动臂；4球面副；5平面柔性弹簧；6被动杆件；7运动平台；8第一子平台；9第二子平台；10可达工作空间；11矩形工作空间；12第一运动支链；13第二运动支链；14第三运动支链；15第四运动支链。
具体实施方式
本发明的一种具有矩形工作空间的SCARA运动并联机构结合附图和实施例详细述明如下：
本发明提出的一种具有矩形工作空间的SCARA运动并联机构，包括固定平台1、可安装执行器的运动平台7、连接两个平台之间的具有相同结构的四个运动支链。
本发明机构的每个运动支链均包括一个主动驱动的回转副R、驱动臂3、采用四个球面副S4连接和平面柔性弹簧5约束的平行四边形结构；每个平行四边形结构由驱动臂3和子平台8或9上的四个球铰4和两个被动杆件6构成。
本发明机构的四个驱动臂3由电机减速器组合2驱动、其安装位置呈矩形布置，同侧的两个主动回转副R的旋转轴线相互平行且与水平面成45°角。
本发明机构的第二Ⅱ、第四Ⅳ支链之间由一个子平台8连接，并与可安装执行器的运动平台7通过转动副R连接，第一Ⅰ、第三Ⅲ支链之间由一个子平台9连接，并与运动平台7通过螺旋副H连接。
本发明空间并联机构通过四个主动回转副输入运动，使两个子平台之间在空间内移动并产生沿竖直方向的相对运动，实现空间内的三维移动和竖直方向的转动。

Claims (1)

1.一种具有矩形工作空间的SCARA运动并联机构，其特征在于，包括固定平台(1)、电机减速器组合(2)、运动平台(7)、子平台和运动支链；
所述的运动支链设置于固定平台(1)和运动平台(7)之间，共四个，具有相同的结构；第一运动支链(12)和第二运动支链(13)布置于固定平台(1)的一侧，第三运动支链(14)、第四运动支链(15)布置于固定平台(1)的另一侧，成对称布局；
所述的运动支链包括主动驱动的回转副、驱动臂(3)、平面柔性弹簧(5)和平行四边形构件；回转副设置于固定平台(1)的两端部，同一端部的两个回转副的旋转轴线相互平行，且与水平面成45°角，回转副的上端连接电机减速器组合(2)，下端连接驱动臂(3)，四个驱动臂(3)呈矩形安装布置，驱动臂(3)的端部通过固定连接平行四边形构件的一球面副(4)端；
所述的平行四边形构件由两根被动杆件(6)和四个球面副(4)连接而成，平面柔性弹簧(5)设置于两根被动杆件(6)之间，用于约束两根被动杆件(6)，使其表现为万向节的运动形式；平行四边形构件的通过另一球面副(4)端与子平台相连；其中，第二运动支链(13)和第四运动支链(15)连接的平行四边形构件分别连接在第一子平台(8)的两端；第一运动支链(12)和第三运动支链(14)连接的平行四边形构件分别连接在第二子平台(9)的两端；第一子平台(8)与第二子平台(9)成十字结构，第一子平台(8)与运动平台(7)通过转动副相连，第二子平台(9)与运动平台(7)通过螺旋副相连；
执行器设置于运动平台(7)底部，实现抓放动作；
所述的球面副(4)存在一个与回转副平行的轴线；SCARA运动并联机构通过四个回转副输入运动后，使两个子平台在空间内移动并产生沿竖直方向的相对运动；SCARA运动并联机构的工作空间为矩形工作空间(11)或可达工作空间(10)。
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