CN108748098A - 一种三平移一转动的并联机械手 - Google Patents

Abstract

一种三平移一转动的并联机械手，由动平台(1)、静平台(0)以及连接动平台(1)、静平台(0)的四条完全相同支链的第I支链、第Ⅱ支链、第III支链、第IV支链组成，第I支链上的驱动杆(2)的一端与静平台(0)以转动副一(R₁₁)连接，驱动杆(2)的另一端，与由两个转动副(R_a、R_b)、两个球副(S_a、S_b)和四个杆(3、6、4、5)组成的平行四边形的短边杆一(3)用转动副二(R₁₂)连接，平行四边形的另一短边杆二(6)用转动副三(R₁₃)与动平台(1)直接连接；其中，转动副一(R₁₁)与转动副二(R₁₂)的轴线平行，但与转动副三(R₁₃)的轴线垂直；动平台(1)上的四个转动副(R₁₃、R₂₃、R₃₃、R₄₃)轴线必须平行；该种机械手具有结构简单、制造容易、定位精度高等优点。

Description

一种三平移一转动的并联机械手

技术领域

本发明涉及一种并联机器人的执行机械手，为机器人机构等提供一个新型的三平移一转动并联机械手。

背景技术

并联结构的操作手已得到了工业应用，特别是实现空间三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位装配、搬运、分拣、上下料等工艺上发挥了很好的作用；而具有三平移一转动功能的并联操作手，在需要调整工件姿态的场合下，更是不可缺少。为此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基础上，再串联一条R-U-P-U-R支链或S-P-S支链，构成了一个具有三平移一转动功能的混联操作手；2003年杨廷力申请的专利200310106012.4，提出了一组5个三平移一转动并联机构，但没有研制样机；后来2006年开始，Pierrot等相继发明了H4、I4、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一转动)操作手，黄田教授开发了四自由度三平移一转动的Cross-IV型高速搬运机器人；而专利201210435375.1提出了一种实现三平移一转动的并联机构，并研制了样机。发明专利申请号201510564382.5、201510567133.1、201510564195.7、201510566039.4、201510566840.9，也公布了一批三平移一转动并联机器人的新机型。

但相对于三平移的Delta操作手来说，一方面，这些机构结构复杂，没有得到很好的开发与应用，另一方面，实现三平移一转动功能的新型结构和应用都需要发展。

因此，三平移一转动的并联机构的发展和实用化，需要创造出优于现有机构的新机型。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术的不足而提供一类新的三平移一转动并联机构，这类机构具有刚性好、结构较简单、易于精密加工，且运动学正解简单等优点。

本发明提供的一种三平移一转动的并联机械手，由动平台(1)、静平台(0)以及连接动平台(1)、静平台(0)的四条完全相同支链的第I支链、第Ⅱ支链、第III支链、第IV支链组成，第I支链上的驱动杆(2)的一端与静平台(0)以转动副一(R₁₁)连接，驱动杆(2)的另一端，与由两个转动副(R_a、R_b)、两个球副(S_a、S_b)和四个杆(3、6、4、5)组成的平行四边形的短边杆一(3)用转动副二(R₁₂)连接，平行四边形的另一短边杆二(6)用转动副三(R₁₃)与动平台(1)直接连接；其中，转动副一(R₁₁)与转动副二(R₁₂)的轴线平行，但与转动副三(R₁₃)的轴线垂直；动平台(1)上的四个转动副(R₁₃、R₂₃、R₃₃、R₄₃)轴线必须平行；

同时，静平台(0)上第I支链上的转动副一(R₁₁)的轴线，应与对边第III支链上的转动副四(R₃₁)的轴线平行；第Ⅱ支链上的转动副五(R₂₁)轴线，应与对边第IV支链上的转动副六(R₄₁)的轴线平行；但第I支链上的转动副一(R₁₁)的轴线，与第Ⅱ支链上的转动副五(R₂₁)的轴线不平行；

进一步，每条支链上与静平台(0)联接的四个转动副为驱动副，可以用移动副来替代；且当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该机械手就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。

附图说明

附图1为本发明的三平移一转动的并联机械手的实施例之一的结构简图示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。

附图1所示的并联机械手可为本发明的实施例之一，其技术方案是这样的：一种三平移一转动的并联机械手，由动平台1、静平台0以及连接动平台1、静平台0的四条完全相同支链的第I支链、第Ⅱ支链、第III支链、第IV支链组成，其中，第I支链上的驱动杆2的一端与静平台0以转动副一R₁₁连接，驱动杆2的另一端，与由两个转动副R_a、R_b及两个球副S_a、S_b和四个杆3、6、4、5组成的平行四边形的短边杆一3用转动副二R₁₂连接，平行四边形的另一短边杆二6用转动副三R₁₃与动平台1直接连接；而转动副一R₁₁与转动副二R₁₂的轴线平行，但与转动副三R₁₃的轴线垂直；动平台1上的四个转动副R₁₃、R₂₃、R₃₃、R₄₃轴线必须平行；

静平台0上第I支链上的转动副一R₁₁的轴线，应与对边第III支链上的转动副四R₃₁的轴线平行；第Ⅱ支链上的转动副五R₂₁轴线，应与对边第IV支链上的转动副六R₄₁的轴线平行；但第I支链上的转动副一R₁₁的轴线与第Ⅱ支链上的转动副五R₂₁的轴线垂直；

每条支链上与静平台0联接的四个转动副为驱动副，可以用移动副来替代，当这四个驱动副运动时，机械手产生三平移一转动输出；但当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该装置就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。

当与静平台0联接的四个转动副R₁₁、R₂₁、R₃₁、R₄₁为驱动时，就可使动平台1实现三维平移及绕动平台1上转动副四R₁₃轴线的一维转动输出。

Claims (3)

1.一种三平移一转动的并联机械手，由动平台(1)、静平台(0)以及连接动平台(1)、静平台(0)的四条完全相同支链的第I支链、第Ⅱ支链、第III支链、第IV支链组成，其特征是：第I支链上的驱动杆(2)的一端与静平台(0)以转动副一(R₁₁)连接，驱动杆(2)的另一端，与由两个转动副(R_a、R_b)、两个球副(S_a、S_b)和四个杆(3、6、4、5)组成的平行四边形的短边杆一(3)用转动副二(R₁₂)连接，平行四边形的另一短边杆二(6)用转动副三(R₁₃)与动平台(1)直接连接；其中，转动副一(R₁₁)与转动副二(R₁₂)的轴线平行，但与转动副三(R₁₃)的轴线垂直；进一步，动平台(1)上的四个转动副(R₁₃、R₂₃、R₃₃、R₄₃)轴线必须平行。

2.按权利要求1所述的三平移一转动的并联机械手，其特征在于：静平台(0)上第I支链上的转动副一(R₁₁)的轴线，应与对边第III支链上的转动副四(R₃₁)的轴线平行；静平台(0)上第Ⅱ支链上的转动副五(R₂₁)轴线，应与对边第IV支链上的转动副六(R₄₁)的轴线平行；但第I支链上的转动副一(R₁₁)的轴线，与第Ⅱ支链上的转动副五(R₂₁)的轴线不平行。

3.按权利要求1或2所述的三平移一转动的并联机械手，其特征在于：每条支链上与静平台(0)联接的四个转动副为驱动副，可以用移动副来替代；且当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该装置就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。