CN107962551A - 一种三四自由度两用并联机器人机构 - Google Patents

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谌秋生
冯虎田
欧屹
宋远璞
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种三四自由度两用并联机器人机构，包括固定架、动平台以及布置在所述固定架与动平台之间的四条结构相同的支链；所述支链包括制动器、转动叉、主动臂、两个平行且等长的从动臂以及球接头，所述转动叉与固定架转动连接并由制动器控制其是否有该转动的自由度，所述主动臂转动连接于转动叉内，所述从动臂的一端通过两个球头与主动臂相连，另一端通过两个球头与动平台相连。该并联机器人机构可实现空间三自由度平动以及三平一转四自由度两种运动模式，使高速并联机构运动模式不再单一化。

Description

一种三四自由度两用并联机器人机构
技术领域
本发明涉及一种并联机器人机构，特别是一种三四自由度两用并联机器人机构。
背景技术
三平动和三平动一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。
但是上述专利均仅具有一个操作模式，要么是仅可实现三维平动运动，要么是三维平动一维转动，无法将两种操作模式统一到一个机器人当中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既可以是三维平动并联机器人机构，又可以切换至三平一转四自由度并联机器人机构。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种三四自由度两用并联机器人机构，包括固定架、动平台以及设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，所述第一支链、第二支链、第三支链和第四支链结构相同；每条支链均包括制动装置、转动叉、主动臂驱动装置、主动臂、第一从动臂和第二从动臂；
所述转动叉转动连接于固定架上，所述主动臂的一端转动连接于转动叉内，所述主动臂的另一端的两侧分别与第一从动臂、第二从动臂的一端连接，所述第一从动臂、第二从动臂的另一端与动平台连接，所述第一从动臂与第二从动臂平行且等长；
所述制动装置固连在固定架上，制动装置的输出端与转动叉相连，用于释放或固定转动叉相对于固定架的转动自由度；所述主动臂驱动装置固连在转动叉上，其驱动端与主动臂相固连；
连接所述转动叉和固定架的转动轴线与连接所述主动臂和转动叉的转动轴线垂直相交；连接所述固定架与第一支链、第二支链、第三支链和第四支链中转动叉的四条转动轴线相互平行。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的三四自由度两用并联机构，通过制动器或抱闸控制转动叉与固定架之间的连接关系，从而使该机构具有三平动三自由度以及三平一转四自由度两种运动模式，使高速并联机构运动模式不再单一化，有利于适应自动化生产线的多种需求。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明动平台的结构示意图。
图3为本发明球接头的结构示意图。
图中编号所代表的含义为：1、固定架，2、动平台，3、支链与动平台连接的铰链中点，4、吸盘，11、制动器，12、转动叉，13、主动臂驱动装置，14、主动臂，15、第一球接头，16、第二球接头，17、第一从动臂，18、第二从动臂，19、第三球接头，110、第四球接头。
具体实施方式
结合附图，本发明的一种三四自由度两用并联机器人机构，包括固定架1、动平台2以及设置在固定架1与动平台2之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，所述第一支链、第二支链、第三支链和第四支链结构相同；每条支链均包括制动装置11、转动叉12、主动臂驱动装置13、主动臂14、第一从动臂17和第二从动臂18；
所述转动叉12转动连接于固定架1上，所述主动臂14的一端转动连接于转动叉12内，所述主动臂14的另一端的两侧分别与第一从动臂17、第二从动臂18的一端连接，所述第一从动臂17、第二从动臂18的另一端与动平台2连接，所述第一从动臂17与第二从动臂18平行且等长；
所述制动装置11固连在固定架1上，制动装置11的输出端与转动叉12相连，用于释放或固定转动叉12相对于固定架1的转动自由度；所述主动臂驱动装置13固连在转动叉12上，其驱动端与主动臂14相固连；
连接所述转动叉12和固定架1的转动轴线与连接所述主动臂14和转动叉12的转动轴线垂直相交；连接所述固定架1与第一支链、第二支链、第三支链和第四支链中转动叉12的四条转动轴线相互平行。
所述制动装置11为抱闸或制动器。
所述四条支链与动平台2连接的铰链中点3所构成的四边形为非正方形。
所述主动臂14与第一从动臂17之间通过第一球接头15连接，主动臂14与第二从动臂18之间通过第二球接头16连接，第一从动臂17与动平台2之间通过第三球接头19连接，第二从动臂18与动平台2之间通过第四球接头110连接。
所述第一球接头15和第二球接头16均与主动臂14固接；所述第三球接头19和第四球接头110均与动平台2固接；所述第一从动臂17的一端与第一球接头15球铰接，另一端与第三球接头19球铰接；所述第二从动臂18的一端与第二球接头16球铰接，另一端与第四球接头110球铰接；过所述第一球接头15球心和第二球接头16球心的轴线、过第三球接头19球心和第四球接头110球心的轴线以及连接所述主动臂14与转动叉12的转动轴线相互平行。
动平台2的底部设置吸盘4。
本发明的装置使高速并联机构运动模式不再单一化，有利于适应自动化生产线的多种需求。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例
本发明的一种三四自由度两用并联机器人机构，包括固定架1、动平台2以及布置在固定架1与动平台2之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，其特征在于，所述第一支链、第二支链、第三支链和第四支链结构相同；每条支链均包括制动器11、转动叉12、主动臂驱动装置13、主动臂14、第一从动臂17和第二从动臂18，所述转动叉12转动连接于固定架1上，所述主动臂14的一端转动连接于转动叉12内，所述主动臂14的另一端的两侧分别与第一从动臂17、第二从动臂18的一端连接，所述第一从动臂17、第二从动臂18的另一端与动平台2连接，所述第一从动臂17与第二从动臂18平行且等长；所述制动器11固连在固定架1上，制动器11的输出端与转动叉12固连，用于释放或固定转动叉12相对于固定架1的转动自由度；所述主动臂驱动装置13固连在转动叉12上，其驱动端与主动臂14相固连；连接所述转动叉12和固定架1的转动轴线与连接所述主动臂14和转动叉12的转动轴线垂直相交；连接所述固定架1与第一支链、第二支链、第三支链和第四支链中的转动叉12的四条转动轴线相互平行。所述制动器11可以换成抱闸。
所述四条支链与动平台2连接的铰链中点3构成的四边形为非正方形。
所述主动臂14与第一从动臂17之间通过第一球接头15连接，主动臂14与第二从动臂18之间通过第二球接头16连接，第一从动臂17与动平台2之间通过第三球接头19连接，第二从动臂18与动平台2之间通过第四球接头110连接。
所述第一球接头15和第二球接头16均与主动臂14固接；所述第三球接头19和第四球接头110均与动平台2固接；所述第一从动臂16的一端与第一球接头15球铰接，另一端与第三球接头19球铰接；所述第二从动臂17的一端与第二球接头16球铰接，另一端与第四球接头110球铰接；过所述第一球接头15球心和第二球接头16球心的轴线、过第三球接头19球心和第四球接头110球心的轴线、以及连接所述主动臂14与转动叉12的转动轴线相互平行。
该并联机器人机构可实现空间三自由度平动以及三平一转四自由度两种运动模式，使高速并联机构运动模式不再单一化。

Claims (6)

1.一种三四自由度两用并联机器人机构，其特征在于，包括固定架(1)、动平台(2)以及设置在固定架(1)与动平台(2)之间的第一支链、第二支链、第三支链和第四支链，所述第一支链、第二支链、第三支链和第四支链结构相同；每条支链均包括制动装置(11)、转动叉(12)、主动臂驱动装置(13)、主动臂(14)、第一从动臂(17)和第二从动臂(18)；
所述转动叉(12)转动连接于固定架(1)上，所述主动臂(14)的一端转动连接于转动叉(12)内，所述主动臂(14)的另一端的两侧分别与第一从动臂(17)、第二从动臂(18)的一端连接，所述第一从动臂(17)、第二从动臂(18)的另一端与动平台(2)连接，所述第一从动臂(17)与第二从动臂(18)平行且等长；
所述制动装置(11)固连在固定架(1)上，制动装置(11)的输出端与转动叉(12)相连，用于释放或固定转动叉(12)相对于固定架(1)的转动自由度；所述主动臂驱动装置(13)固连在转动叉(12)上，其驱动端与主动臂(14)相固连；
连接所述转动叉(12)和固定架(1)的转动轴线与连接所述主动臂(14)和转动叉(12)的转动轴线垂直相交；连接所述固定架(1)与第一支链、第二支链、第三支链和第四支链中转动叉(12)的四条转动轴线相互平行。
2.根据权利要求1所述的三四自由度两用并联机器人机构，其特征在于，所述制动装置(11)为抱闸或制动器。
3.根据权利要求1或2所述的三四自由度两用并联机器人机构，其特征在于，所述四条支链与动平台(2)连接的铰链中点(3)所构成的四边形为非正方形。
4.根据权利要求1所述的三四自由度两用并联机器人机构，其特征在于，所述主动臂(14)与第一从动臂(17)之间通过第一球接头(15)连接，主动臂(14)与第二从动臂(18)之间通过第二球接头(16)连接，第一从动臂(17)与动平台(2)之间通过第三球接头(19)连接，第二从动臂(18)与动平台(2)之间通过第四球接头(110)连接。
5.根据权利要求3所述的三四自由度两用并联机器人机构，其特征在于，所述第一球接头(15)和第二球接头(16)均与主动臂(14)固接；所述第三球接头(19)和第四球接头(110)均与动平台(2)固接；所述第一从动臂(17)的一端与第一球接头(15)球铰接，另一端与第三球接头(19)球铰接；所述第二从动臂(18)的一端与第二球接头(16)球铰接，另一端与第四球接头(110)球铰接；过所述第一球接头(15)球心和第二球接头(16)球心的轴线、过第三球接头(19)球心和第四球接头(110)球心的轴线以及连接所述主动臂(14)与转动叉(12)的转动轴线相互平行。
6.根据权利要求1所述的三四自由度两用并联机器人机构，其特征在于，动平台(2)的底部设置吸盘(4)。
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