CN108858144A - 一种含冗余驱动的六自由度并联机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含冗余驱动的六自由度并联机构，包括共用一个静平台的两个Delta并联机构，两个所述Delta并联机构的动平台上下平行设置，两个所述Delta并联机构的运动支链交错均匀布置，在上的Delta并联机构动平台中央安装有输出轴垂直向下的冗余驱动电机，在下的Delta并联机构动平台中央安装有与其形成球铰结构的活动球，在所述活动球的上方设有与其固接的转动杆，在所述活动球的下方设有与其固接的末端手爪，所述冗余驱动电机的输出轴和所述转动杆通过万向节连接。本发明能够实现末端手爪的空间六个自由度运动，扩大了转动杆绕自身轴线的回转范围，提高了机构的运动学性能。

Description

一种含冗余驱动的六自由度并联机构

技术领域

本发明涉及一种并联机构，特别是涉及一种含冗余驱动的六自由度并联机构。

背景技术

为满足快速多变的市场需求，提高产品生产率，全球轻工业领域都在积极探索和研制各种新型机器人装备。特别是电子行业的高速重复性装配应用场合，传统的少自由度高速并联机构因末端运动自由度不足，难以满足多种运动需求，因此迫切需要自由度更多、运动范围更大的并联机构。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可实现机构末端六自由度运动的并联机构。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种含冗余驱动的六自由度并联机构，包括共用一个静平台的两个Delta并联机构，两个所述Delta并联机构的动平台上下平行设置，两个所述Delta并联机构的运动支链交错均匀布置，在上的Delta并联机构动平台中央安装有输出轴垂直向下的冗余驱动电机，在下的Delta并联机构动平台中央安装有与其形成球铰结构的活动球，在所述活动球的上方设有与其固接的转动杆，在所述活动球的下方设有与其固接的末端手爪，所述冗余驱动电机的输出轴和所述转动杆通过万向节连接。

本发明具有的优点和积极效果是：通过采用两个静平台共用、运动支链交错均匀布置、动平台上下平行设置的Delta并联机构，并在两个Delta并联机构的动平台之间增加万向节、转动杆的传动和中心球铰结构的约束，实现了末端手爪的空间六个自由度运动，扩大了转动杆绕自身轴线的回转范围，提高了机构的运动学性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的驱动部分俯视图；

图3为本发明的从动支链结构图；

图4为本发明的末端执行部分结构图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图4，一种含冗余驱动的六自由度并联机构，包括共用一个静平台的两个Delta并联机构，两个所述Delta并联机构的动平台上下平行设置，两个所述Delta并联机构的运动支链交错均匀布置，在上的Delta并联机构动平台中央安装有输出轴垂直向下的冗余驱动电机，在下的Delta并联机构动平台中央安装有与其形成球铰结构的活动球，在所述活动球的上方设有与其固接的转动杆，在所述活动球的下方设有与其固接的末端手爪，所述冗余驱动电机的输出轴和所述转动杆通过万向节连接。

实现上述方案的具体结构如下：

请参阅图1～图4，一种含冗余驱动的六自由度并联机构包括驱动部分a、传动部分b和末端执行部分c。

如图1、2所示，驱动部分a包括静平台1、第一电机14、第二电机15、第三电机 16、第四电机17、第五电机18、第六电机19，各电机与静平台1下端结构固定连接且各电机均匀分布，之间相隔角度为60度。

如图1所示，传动部分b包括第一主动臂2、第二主动臂4、第三主动臂6、第四主动臂9、第五主动臂11、第六主动臂13、第一从动支链3、第二从动支链5、第三从动支链7、第四从动支链8、第五从动支链10、第六从动支链12，所述第一主动臂2转轴与第一电机14输出轴固定连接，所述第二主动臂4转轴与第二电机15输出轴固定连接，所述第三主动臂6转轴与第三电机16输出轴固定连接，所述第四主动臂9转轴与第四电机17输出轴固定连接，所述第五主动臂11转轴与第五电机18输出轴固定连接，所述第六主动臂13转轴与第六电机19输出轴固定连接，所述第一主动臂2末端与所述第一从动支链3上端通过两球铰连接，所述第二主动臂4末端与第二从动支链5上端通过两球铰连接，所述第三主动臂6末端与第三从动支链7上端通过两球铰连接，所述第四主动臂9末端与第四从动支链8上端通过两球铰连接，所述第五主动臂11末端与第五从动支链10上端通过两球铰连接，所述第六主动臂13末端与第六从动支链12上端通过两球铰连接。

如图3所示，所述各从动臂支链为平行四边形结构且均包含从动杆28、从动杆30、个拉簧29和拉簧30，从动杆28和从动杆30上下两端分别通过拉簧29和拉簧31连接，以保证从动支链为平行四边形结构。

如图4所示，末端执行部分c包括第一动平台27、第二动平台24、万向节26、转动杆21、中心球铰22、第七电机20、末端手爪23和球铰盖25，所述第一动平台27通过分别通过两球铰与第一从动支链3、第三从动支链7、第五从动支链10下端连接，所述第二动平台24分别通过两球铰与第二从动支链5、第四从动支链8和第六从动支链12 下端连接，所述第七电机20固定安装于第一动平台27上端，所述万向节26上端与第七电机20输出轴固定连接，万向节26下端与转动杆21上端固定连接，所述转动杆21下端与第二动平台24通过中心球铰22连接，所述中心球铰22与转动杆21固定连接，所述球铰盖25固定安装于第二动平台24上且与中心球铰22同球心。

工作原理：

如图1所示，所述第一主动臂2、第三主动臂6、第五主动臂11分别通过第一电机14、第三电机16、第五电机18驱动，进而通过第一从动支链3、第三从动支链7、第五从动支链10传动，可实现第一动平台27的空间三维平动，所述第二主动臂4、第四主动臂9、第六主动臂13分别通过第二电机15、第四电机17、第六电机19驱动，进而通过第二从动支链5、第四从动支链8、第六从动支链12传动，可实现第二动平台24的空间三维平动。当第一动平台27和第二动平台24运动一致时，可实现末端手爪23的空间三维平动，当第一动平台27和第二动平台24产生相对平动时，通过万向节26、中心球铰 22和转动杆21的约束可实现末端手爪23的空间三维转动，所述万向节26通过第七电机 20实现冗余驱动，并经过万向节26、转动杆21和中心球铰22的传动，可实现转动杆21 绕自身轴线的无限制回转，进而扩大了转动杆21绕自身轴线的转动范围，提高了机构的运动学性能。

上述第七电机20为冗余驱动电机；静平台1为两个Delta并联机构的共用平台；第一电机14、第三电机16、第五电机18、第一主动臂2、第三主动臂6、第五主动臂11、第一从动支链3、第三从动支链7、第五从动支链10和第一动平台27构成第一个Delta 并联机构；第二电机15、第四电机17、第六电机19、第二主动臂4、第四主动臂9、第六主动臂13、第二从动支链5、第四从动支链8、第六从动支链12和第二动平台24构成第二个Delta并联机构，第一个Delta并联机构的动平台在上，第二个Delta并联机构的动平台在下。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种含冗余驱动的六自由度并联机构，其特征在于，包括共用一个静平台的两个Delta并联机构，两个所述Delta并联机构的动平台上下平行设置，两个所述Delta并联机构的运动支链交错均匀布置，在上的Delta并联机构动平台中央安装有输出轴垂直向下的冗余驱动电机，在下的Delta并联机构动平台中央安装有与其形成球铰结构的活动球，在所述活动球的上方设有与其固接的转动杆，在所述活动球的下方设有与其固接的末端手爪，所述冗余驱动电机的输出轴和所述转动杆通过万向节连接。