CN107803821A

CN107803821A - 一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构

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Publication number: CN107803821A
Application number: CN201711183450.9A
Authority: CN
Inventors: 汪满新; 安守和; 冯虎田; 欧屹
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2018-03-16

Abstract

本发明公开了一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构，包括固定架、抱闸、动平台、布置在所述固定架与动平台之间的第一、第二和第三支链；所述三条支链均包括近架杆、远架杆，所述第三支链还包括转动叉，所述转动叉与固定架转动连接，所述抱闸固定在固定架上，且输出端与转动叉相连，所述近架杆的一端与固定架或转动叉连接，另一端与远架杆连接，所述远架杆与动平台连接。本发明结构巧妙,转动叉与固定架通过抱闸实现转动连接和固接两种方式的切换，从而实现机构两种操作模式的切换。

Description

一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构

技术领域

本发明涉及一种机器人机构，特别是一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构。

背景技术

在电子、食品、医药、轻工等行业的自动化包装、封装和物流生产线中，需要借助机械手从某一位置抓取某一物体，然后在平面内作大范围的快速移动，并按照给定的角度和高度将被抓取的该物体放置到另一位置。

专利号为CN203818136U的中国专利公开了一种三自由度高速并联机构，该机构由固定平台、运动平台、支链、固定在固定平台上的四个驱动装置组成，该机构可以实现空间三维平动。专利号为CN106313005A的中国专利公开了一种四自由度高速并联机器人机构，该机构由固定架、动平台以及布置在固定架与动平台之间的四条结构相同的支链组成，该机构可以实现高速高加速的动态响应特性。

但是，上述专利中每个机构均只有一种操作模式，难以适应多应用场合的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构，通过抱闸或制动器控制转动叉与固定架之间的连接关系，实现两种操作模式的切换。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构，包括固定架、制动装置、动平台以及连接在固定架与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链，所述第一支链和第二支链结构完全相同，且分布在第三支链的两侧；

所述第一支链包括第一驱动装置、第一近架杆、第一上连接轴、两个平行且等长的第一远架杆和第一下连接轴；所述第一驱动装置与固定架固接，所述第一近架杆的一端与固定架转动连接，且与第一驱动装置的驱动端固接，第一近架杆的另一端与第一上连接轴固接；所述第一远架杆一端与所述第一上连接轴球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第一下连接轴球铰接；

所述第二支链包括第二驱动装置、第二近架杆、第二上连接轴、两个平行且等长的第二远架杆和第二下连接轴；所述第二驱动装置与固定架固接，所述第二近架杆的一端与固定架转动连接，且与第二驱动装置的驱动端固接，第二近架杆的另一端与第二上连接轴固接；所述第二远架杆一端与所述第二上连接轴球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第二下连接轴球铰接；

所述第三支链包括转动叉、第三驱动装置、第三近架杆、第三辅助近架杆、第三连接架、第三上连接轴、两个平行且等长的第三远架杆、第三辅助远架杆、支撑杆和第三下连接轴；所述转动叉与固定架转动连接，所述第三驱动装置与转动叉固接，所述第三近架杆的一端与转动叉转动连接，且与第三驱动装置的驱动端固接，第三近架杆的另一端与第三连接架转动连接，所述第三辅助近架杆一端与转动叉转动连接或球铰接，所述第三辅助近架杆的另一端与第三连接架转动连接或球铰接，所述第三近架杆和第三辅助近架杆平行且等长，所述第三近架杆、第三辅助近架杆、第三连接架和转动叉构成平行四边形机构；所述第三上连接轴与第三近架杆固接或转动连接，所述第三上连接轴的所在轴线与连接所述第三近架杆和第三连接架的转动轴线同轴，所述两个平行且等长的第三远架杆的一端与第三上连接轴转动连接或球铰接，所述两个平行且等长的第三远架杆的另一端与第三下连接轴转动连接或球铰接，所述第三下连接轴与动平台固接或转动连接；所述第三辅助远架杆的一端与第三连接架转动连接或球铰接，另一端与动平台转动连接或球铰接；所述第三辅助远架杆和第三远架杆平行且等长，所述第三辅助远架杆、第三远架杆、第三连接架和动平台构成平行四边形机构。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的具有两种操作模式的高速并联机器人机构结构简单紧凑，且通过抱闸或制动器可控制转动叉与固定架之间的连接关系，实现两种操作模式的切换，实现一机多用，提升机构对工作任务的适应性。

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。

图中编号所代表的含义为：

1、固定架，2、制动器，3、动平台，4、吸盘；

11、第一驱动装置，12、第一近架杆，13、第一上连接轴，14、第一远架杆，15、第一下连接轴；

21、第二驱动装置，22、第二近架杆，23、第二上连接轴，24、第二远架杆，25、第二下连接轴；

30、转动叉驱动装置，31、转动叉，32、第三驱动装置，33、第三近架杆，34、第三辅助近架杆，35、第三连接架，36、第三上连接轴，37、第三远架杆，38、支撑杆，39、第三辅助远架杆，310、第三下连接轴。

具体实施方式

结合附图，本发明的一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构，包括固定架1、制动装置2、动平台3以及连接在固定架1与动平台3之间的第一支链、第二支链和第三支链，所述第一支链和第二支链结构完全相同，且分布在第三支链的两侧；

所述第一支链包括第一驱动装置11、第一近架杆12、第一上连接轴13、两个平行且等长的第一远架杆14和第一下连接轴15；所述第一驱动装置11与固定架1固接，所述第一近架杆12的一端与固定架1转动连接，且与第一驱动装置11的驱动端固接，第一近架杆12的另一端与第一上连接轴13固接；所述第一远架杆14一端与所述第一上连接轴13球铰接，另一端与固接在所述动平台3上的第一下连接轴15球铰接；

所述第二支链包括第二驱动装置21、第二近架杆22、第二上连接轴23、两个平行且等长的第二远架杆24和第二下连接轴25；所述第二驱动装置21与固定架1固接，所述第二近架杆22的一端与固定架1转动连接，且与第二驱动装置21的驱动端固接，第二近架杆22的另一端与第二上连接轴23固接；所述第二远架杆24一端与所述第二上连接轴23球铰接，另一端与固接在所述动平台3上的第二下连接轴25球铰接；

所述第三支链包括转动叉31、第三驱动装置32、第三近架杆33、第三辅助近架杆34、第三连接架35、第三上连接轴36、两个平行且等长的第三远架杆37、第三辅助远架杆38、支撑杆39和第三下连接轴310；所述转动叉31与固定架1转动连接，所述第三驱动装置32与转动叉31固接，所述第三近架杆33的一端与转动叉31转动连接，且与第三驱动装置32的驱动端固接，第三近架杆33的另一端与第三连接架35转动连接，所述第三辅助近架杆34一端与转动叉31转动连接或球铰接，所述第三辅助近架杆34的另一端与第三连接架35转动连接或球铰接，所述第三近架杆33和第三辅助近架杆34平行且等长，所述第三近架杆33、第三辅助近架杆34、第三连接架35和转动叉31构成平行四边形机构；所述第三上连接轴36与第三近架杆33固接或转动连接，所述第三上连接轴36的所在轴线与连接所述第三近架杆33和第三连接架35的转动轴线同轴，所述第三远架杆37的一端与第三上连接轴36转动连接或球铰接，所述第三远架杆37的另一端与第三下连接轴310转动连接或球铰接，所述第三下连接轴310与动平台3固接或转动连接；所述第三辅助远架杆38的一端与第三连接架35转动连接或球铰接，另一端与动平台3转动连接或球铰接；所述第三辅助远架杆38和第三远架杆37平行且等长，所述第三辅助远架杆38、第三远架杆37、第三连接架35和动平台3构成平行四边形机构。

连接所述转动叉31和固定架1的转动轴线与连接所述第三近架杆33和转动叉31的转动轴线垂直相交；连接所述转动叉31和固定架1的转动轴线、连接所述第一近架杆12和固定架1的转动轴线、以及连接所述第二近架杆22和固定架1的转动轴线三条轴线相互平行。

所述两个平行且等长的第三远架杆37之间固接有支撑杆39。

所述制动装置2固定连接在固定架1上，所述制动装置2输出端与转动叉31相接，用于释放或固定转动叉31相对于固定架1的转动自由度。

所述制动装置2为抱闸或制动器。

所述动平台3的底部设置吸盘4。

本发明的具有两种操作模式的高速并联机器人机构结构简单紧凑。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

实施例

结合附图1-2，一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构，包括固定架1、抱闸2、动平台3以及连接在固定架2与动平台3之间的第一支链、第二支链和第三支链，其特征在于，

所述第一支链和第二支链结构完全相同，且分布在第三支链的两侧；

所述第三支链包括转动叉31、第三驱动装置32、第三近架杆33、第三辅助近架杆34、第三连接架35、第三上连接轴36、两个平行且等长的第三远架杆37、第三辅助远架杆38、支撑杆39和第三下连接轴310；所述转动叉31与固定架1转动连接，所述第三驱动装置32与转动叉31固接，所述第三近架杆33的一端与转动叉31转动连接，且与第三驱动装置32的驱动端固接，第三近架杆33的另一端与第三连接架35转动连接，所述第三辅助近架杆34一端与转动叉31转动连接或球铰接，所述第三辅助近架杆34的另一端与第三连接架35转动连接或球铰接，所述第三近架杆33和第三辅助近架杆34平行且等长，所述第三近架杆33、第三辅助近架杆34、第三连接架35和转动叉31构成平行四边形机构，所述第三上连接轴36与第三近架杆34固接或转动连接，所述第三上连接轴36的所在轴线与连接所述第三近架杆33和第三连接架35的转动轴线同轴，所述两个平行且等长的第三远架杆37的一端与第三上连接轴36转动连接或球铰接，所述两个平行且等长的第三远架杆37的另一端与第三下连接轴310转动连接或球铰接，所述第三下连接轴310与动平台固接或转动连接，所述两个平行且等长的第三远架杆37之间固接有支撑杆39；所述第三辅助远架杆38的一端与第三连接架35转动连接或球铰接，另一端与动平台转动连接或球铰接；所述第三辅助远架杆38和第三远架杆37平行且等长，所述第三辅助远架杆38、第三远架杆37、第三连接架35和动平台构成平行四边形机构。

所述抱闸2固定连接在固定架1上，所述抱闸2输出端与转动叉31固接，用于释放或固定转动叉31相对于固定架1的转动自由度。所述抱闸2可以用制动器来代替。

本发明结构巧妙,转动叉与固定架通过抱闸实现转动连接和固接两种方式的切换，从而实现机构两种操作模式的切换。

Claims

1.一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构，其特征在于，包括固定架[1]、制动装置[2]、动平台[3]以及连接在固定架[1]与动平台[3]之间的第一支链、第二支链和第三支链，所述第一支链和第二支链结构完全相同，且分布在第三支链的两侧；

所述第一支链包括第一驱动装置[11]、第一近架杆[12]、第一上连接轴[13]、两个平行且等长的第一远架杆[14]和第一下连接轴[15]；所述第一驱动装置[11]与固定架[1]固接，所述第一近架杆[12]的一端与固定架[1]转动连接，且与第一驱动装置[11]的驱动端固接，第一近架杆[12]的另一端与第一上连接轴[13]固接；所述第一远架杆[14]一端与所述第一上连接轴[13]球铰接，另一端与固接在所述动平台[3]上的第一下连接轴[15]球铰接；

所述第二支链包括第二驱动装置[21]、第二近架杆[22]、第二上连接轴[23]、两个平行且等长的第二远架杆[24]和第二下连接轴[25]；所述第二驱动装置[21]与固定架[1]固接，所述第二近架杆[22]的一端与固定架[1]转动连接，且与第二驱动装置[21]的驱动端固接，第二近架杆[22]的另一端与第二上连接轴[23]固接；所述第二远架杆[24]一端与所述第二上连接轴[23]球铰接，另一端与固接在所述动平台[3]上的第二下连接轴[25]球铰接；

所述第三支链包括转动叉[31]、第三驱动装置[32]、第三近架杆[33]、第三辅助近架杆[34]、第三连接架[35]、第三上连接轴[36]、两个平行且等长的第三远架杆[37]、第三辅助远架杆[38]、支撑杆[39]和第三下连接轴[310]；所述转动叉[31]与固定架[1]转动连接，所述第三驱动装置[32]与转动叉[31]固接，所述第三近架杆[33]的一端与转动叉[31]转动连接，且与第三驱动装置[32]的驱动端固接，第三近架杆[33]的另一端与第三连接架[35]转动连接，所述第三辅助近架杆[34]一端与转动叉[31]转动连接或球铰接，所述第三辅助近架杆[34]的另一端与第三连接架[35]转动连接或球铰接，所述第三近架杆[33]和第三辅助近架杆[34]平行且等长，所述第三近架杆[33]、第三辅助近架杆[34]、第三连接架[35]和转动叉[31]构成平行四边形机构；所述第三上连接轴[36]与第三近架杆[33]固接或转动连接，所述第三上连接轴[36]的所在轴线与连接所述第三近架杆[33]和第三连接架[35]的转动轴线同轴，所述第三远架杆[37]的一端与第三上连接轴[36]转动连接或球铰接，所述第三远架杆[37]的另一端与第三下连接轴[310]转动连接或球铰接，所述第三下连接轴[310]与动平台[3]固接或转动连接；所述第三辅助远架杆[38]的一端与第三连接架[35]转动连接或球铰接，另一端与动平台[3]转动连接或球铰接；所述第三辅助远架杆[38]和第三远架杆[37]平行且等长，所述第三辅助远架杆[38]、第三远架杆[37]、第三连接架[35]和动平台[3]构成平行四边形机构。

2.根据权利要求1所述的具有两种操作模式的高速并联机器人机构，其特征在于，连接所述转动叉[31]和固定架[1]的转动轴线与连接所述第三近架杆[33]和转动叉[31]的转动轴线垂直相交；连接所述转动叉[31]和固定架[1]的转动轴线、连接所述第一近架杆[12]和固定架[1]的转动轴线、以及连接所述第二近架杆[22]和固定架[1]的转动轴线三条轴线相互平行。

3.根据权利要求1所述的具有两种操作模式的高速并联机器人机构，其特征在于，所述两个平行且等长的第三远架杆[37]之间固接有支撑杆[39]。

4.根据权利要求1所述的具有两种操作模式的高速并联机器人机构，其特征在于，所述制动装置[2]固定连接在固定架[1]上，所述制动装置[2]输出端与转动叉[31]相接，用于释放或固定转动叉[31]相对于固定架[1]的转动自由度。

5.根据权利要求4所述的具有两种操作模式的高速并联机器人机构，其特征在于，所述制动装置[2]为抱闸或制动器。

6.根据权利要求1所述的一种具有两种操作模式的高速并联机器人机构，其特征在于，所述动平台[3]的底部设置吸盘[4]。