CN108818501B - 一种新型两支链scara运动并联机构 - Google Patents
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Abstract
一种新型两支链SCARA运动并联机构，属于并联机器人技术领域。运动支链包括不同旋向和导程的驱动滚柱丝杠副、近端连杆、肘关节连杆、远端连杆和子运动平台；一对近端连杆和肘关节连杆之间由回转副连接；肘关节连杆、一对远端连杆和子运动平台之间由四个万向关节连接构成梯形结构；子运动平台和末端运动平台之间由竖直方向的回转副连接。近端连杆形成平行四边形结构保证肘关节连杆的固定朝向，成对的梯形结构约束子运动平台做平动，两侧运动链的不同横向位移实现空间内的三维移动和竖直方向的转动。两支链并联机构有效减小占地面积、增加生产线的装机数量以提高生产效率，并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
技术领域
本发明属于并联机器人技术领域，尤其是面向流水化生产线拾取应用的一种具有简单结构的SCARA运动并联机构，具体涉及一种新型两支链SCARA运动并联机构。
背景技术
空间三移动和竖直方向一个转动的SACRA运动并联机构，具有低惯性和高刚度的优点，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。目前出现的此类高速并联机器人多采用完全对称结构的四运动链结构，保证了性能的各向同性。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，两运动支链的SCARA并联机构具有结构紧凑的特点，对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以增加装机数量，提出一种新型的具有两支链的拓扑结构，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：
一种新型两支链SCARA运动并联机构，包括固定平台1、末端运动平台9和两侧相同结构的运动支链；
所述的运动支链包括一对不同旋向和导程的驱动滚柱丝杠副、一对近端连杆4、肘关节连杆5、一对远端连杆10和子运动平台7，近端连杆4的一端分别固定于丝杠螺母上与驱动滚柱丝杠副连接，驱动滚柱丝杠副的另一端通过回转副与固定平台1连接；一对近端连杆4的另一端间通过肘关节连杆5由回转副连接，一对近端连杆4形成平行四边形结构，保证肘关节连杆5的固定朝向；
所述的肘关节连杆5、一对远端连杆10和子运动平台7之间由四个万向关节6连接构成梯形结构，每个万向关节6中的一条回转轴线与水平面成45度夹角且相互平行，与另一侧轴线互相垂直；
子运动平台7和末端运动平台9之间由竖直方向的回转副8连接；
两侧运动链中梯形结构的成对使用约束两侧子运动平台7的回转副8的轴线垂直于水平面；
具有不同旋向和导程的驱动滚柱丝杠副通过丝杠的同向或相反方向的转动，通过近端连杆4的平行四边形结构控制固定朝向的肘关节连杆5的上下和横向移动，两侧运动链子运动平台7的不同平移实现末端运动平台9空间内的三维移动和竖直方向的转动。该两支链并联机构可有效减小占地面积、增加生产线的装机数量以提高生产效率，并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。
夹持器或执行器可设置于末端运动平台9底部，实现抓放动作。
本发明的有益效果：本发明的两支链SCARA运动并联机构，其结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工作状态，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。
图中：1固定平台；2驱动滚柱丝杠副一；3驱动滚柱丝杠副二；
4近端连杆；5肘关节连杆；7子运动平台；9末端运动平台；10远端连杆；
6万向关节；8回转副。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种新型两支链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、末端运动平台9和两侧相同结构的运动支链。
本发明机构的每侧运动支链包括一对不同旋向和导程的驱动滚柱丝杠副、一对固定于丝杠螺母上的近端连杆4和肘关节连杆5通过回转副构成的平行四边形结构、一对远端连杆10和子运动平台7通过四个万向关节6连接构成的梯形结构，两侧运动支链的子运动平台7通过竖直方向的回转副8与末端运动平台9连接，构成闭链机构。一对不同旋向和导程的驱动滚柱丝杠副包括驱动滚柱丝杠副一2和驱动滚柱丝杠副二3。
本发明机构的每侧运动支链中由一对近端连杆4形成平行四边形结构保证肘关节连杆5的固定朝向，远端的梯形结构中每个万向关节6的其中一条回转轴线与水平面成45度夹角且相互平行，与另一侧轴线互相垂直；两侧运动链中梯形结构的成对使用约束两侧子运动平台7的回转副8的轴线垂直于水平面。
本发明机构的具有不同旋向和导程的驱动滚柱丝杠副通过丝杠的同向或相反方向的转动，通过近端连杆4的平行四边形结构控制固定朝向的肘关节连杆5的上下和横向移动，带动子运动平台7的空间平动实现末端运动平台9空间内的三维移动和竖直方向的转动。
Claims (1)
1.一种新型两支链SCARA运动并联机构，其特征在于，所述的新型两支链SCARA运动并联机构包括固定平台（1）、末端运动平台（9）和两侧相同结构的运动支链；
所述的运动支链包括一对不同旋向和导程的驱动滚柱丝杠副、一对近端连杆（4）、肘关节连杆（5）、一对远端连杆（10）和子运动平台（7），一对近端连杆（4）的一端分别固定于丝杠螺母上，并通过丝杠螺母与驱动滚柱丝杠副连接，驱动滚柱丝杠副的一端通过回转副与固定平台（1）连接；一对近端连杆（4）的另一端间通过肘关节连杆（5）由回转副连接，一对近端连杆（4）形成平行四边形结构，保证肘关节连杆（5）的固定朝向；
所述的肘关节连杆（5）、一对远端连杆（10）和子运动平台（7）之间由四个万向关节（6）连接构成梯形结构，每个万向关节（6）中的一条回转轴线与水平面成45度夹角，且四个万向关节（6）中的该一条回转轴线相互平行，与另一侧运动支链的万向关节的一条回转轴线互相垂直；
子运动平台（7）和末端运动平台（9）之间由竖直方向的回转副（8）连接；
两侧运动支链中梯形结构的成对使用约束两侧子运动平台（7）的回转副（8）的轴线垂直于水平面；
具有不同旋向和导程的驱动滚柱丝杠副通过丝杠的同向或相反方向的转动，通过近端连杆（4）的平行四边形结构控制固定朝向的肘关节连杆（5）的上下和横向移动，两侧运动支链子运动平台（7）的不同平移实现末端运动平台（9）空间内的三维移动和竖直方向的转动；执行器设置于末端运动平台（9）底部，实现抓放动作。
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