CN110281224A - 一种3自由度机器人并联机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3自由度机器人并联机构。该机构包括：基座；活动盘；左大臂和左小臂以及右大臂和右小臂，左侧运动支链通过所述左大臂和左小臂铰接于所述活动盘的左侧，右侧运动支链通过所述右大臂和右小臂铰接于所述活动盘的右侧，所述右侧运动支链通过平行杆、三角盘、伸缩杆辅助固定所述活动盘的偏角；驱动伺服电机及减速机，其在所述基座内，用于驱动所述左大臂和右大臂进行摆动；伸缩电缸，其附接到所述基座，用于驱动所述伸缩杆。本发明解决了机器人结构复杂的问题，使得机器人结构简单，机械臂重量较轻，体积较小，承载能力强，加工和装配工艺性好。

Description

一种3自由度机器人并联机构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地涉及一种3自由度机器人并联运动执行机构。

背景技术

目前，并联机构在机器人领域比较常见，并联机构的机器人能自动执行灵活的空间移动和扭转动作，用以替代人类执行简单的重复性工作。目前并联机构广泛应用在各个领域，空间的对接机构、制造业快速分拣操作、产品装配和包装领域大多数由并联机器人完成，但目前空间对接的3自由度并联机构是采用万向球头连接装置，结构复杂，重量大，加工难度大，成本高的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种3自由度机器人并联机构，解决了机器人结构复杂的问题，使得机器人结构简单，机械臂重量较轻，体积较小，承载能力强，加工和装配工艺性好。

本发明提出3自由度并联机构，可以实现2个平移自由度，一个扭转自由度，其结构简单，机械臂重量较轻，体积较小，承载能力强，加工和装配工艺性好。

通过本发明可以实现的技术目的不限于上文已经特别描述的内容，并且本领域技术人员将从下面的详细描述中更加清楚地理解本文中未描述的其他技术目的。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

根据本公开的第一方面，本发明提供一种3自由度并联机构，其包括：

基座；

活动盘；

左大臂和左小臂以及右大臂和右小臂，左侧运动支链通过所述左大臂和左小臂铰接于所述活动盘的左侧，右侧运动支链通过所述右大臂和右小臂铰接于所述活动盘的右侧，所述右侧运动支链通过平行杆、三角盘、伸缩杆辅助固定所述活动盘的偏角；

驱动伺服电机及减速机，其在所述基座内，用于驱动所述左大臂和右大臂进行摆动；

伸缩电缸，其附接到所述基座，用于驱动所述伸缩杆；

其特征在于，所述左小臂和右小臂及平行杆使得所述活动盘确认特定的坐标位置，同时所述伸缩电缸驱动所述伸缩杆和三角盘，在所述平行杆的四连杆机构中保持所述活动盘的偏角和所述三角盘的偏角一致，起到调整所述活动盘的偏角的作用。

可选地，在如上所述的机构中，所述左侧运动支链和右侧运动支链都通过铰链进行交接。

可选地，在如上所述的机构中，各铰接处的转动副的转动轴线相互平行。

可选地，在如上所述的机构中，所述左大臂以及右大臂和所述伸缩杆带动所述左小臂以及右小臂以及所述平行杆驱动所述活动盘实现X,Y的空间移动和所述活动盘在竖直方向偏转，实现3个自由度空间运动。

可选地，在如上所述的机构中，所述平行杆平行于所述右小臂。

在机器人领域，常见的三自由度的并联机构采用2到3个直线电机分别对各滑块的驱动3自由度并联机构，并联机械臂重量较重，体积较大的特点不适宜对执行机构小巧的领域。而本发明三个自由度并联机构重量较轻，体积变小，尤其适用于机器人领域，并且与腕的连接采用转动副连接，加工和装配工艺性好。本发明通过2个旋转摆动大臂驱动，一个直线伸缩杆机构，可实现腕的两个自由度的直线移动和一个自由度的转动。

本发明的优点是重量轻、结构简单、加工和装配工艺性好、结构紧凑简单、刚度高、承载能力强和惯性小，适合于空间的对接机构、制造业快速分拣操作、产品装配和包装领域。

上述技术方案仅为本发明实施例的一些部分，本领域技术人员从以下本发明的详细描述中可以导出和理解包含了本发明的技术特征的各种实施例。

本领域技术人员将会理解，通过本发明可以实现的效果不限于上文已经具体描述的内容，并且从以下详细说明中将更清楚地理解本发明的其他优点。

附图说明

图1为本发明的一种3自由度并联机构的俯视图；

图2为本发明的一种3自由度并联机构的原点位置的俯视图；

图3为本发明的一种3自由度并联机构的左移动位置的俯视图；

图4为本发明的一种3自由度并联机构的活动盘偏转位置的俯视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。下面将参考附图给出的详细描述旨在解释本发明的示例性实施例，而不是示出可以根据本发明实现的唯一实施例。以下详细描述包括具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。

在一些情况下，已知的结构和设备被省略或以框图形式示出，集中于结构和设备的重要特征，以免模糊本发明的概念。在整个说明书中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明的一种3自由度并联机构的俯视图。如图1所示，本发明提供了一种3自由度并联机构，其包括：基座1；活动盘7；左大臂3和左小臂6以及右大臂4和右小臂5，左侧运动支链通过所述左大臂3和左小臂6铰接于所述活动盘7的左侧，右侧运动支链通过所述右大臂4和右小臂5铰接于所述活动盘7的右侧，所述右侧运动支链通过平行杆9、三角盘10、伸缩杆11辅助固定所述活动盘7的偏角；驱动伺服电机及减速机2，其在所述基座1内，用于驱动所述左大臂3和右大臂4进行摆动；伸缩电缸12，其附接到所述基座1，用于驱动所述伸缩杆11。根据本发明的实施例，所述左小臂6和右小臂5及平行杆9使得所述活动盘7确认特定的坐标位置，同时所述伸缩电缸12驱动所述伸缩杆11和三角盘10，在所述平行杆9的四连杆机构中保持所述活动盘7的偏角和所述三角盘10的偏角一致，起到调整所述活动盘7的偏角的作用。根据本发明的实施例，所述左侧运动支链和右侧运动支链都通过铰链8进行交接。根据本发明的实施例，各铰接处的转动副的转动轴线相互平行。根据本发明的实施例，所述左大臂3以及右大臂4和所述伸缩杆11带动所述左小臂6以及右小臂5及所述平行杆9驱动所述活动盘7实现X,Y的空间移动和所述活动盘7在竖直方向偏转，实现3个自由度空间移动。所述平行杆9平行于所述右小臂5。

根据本发明的3自由度并联机构重量轻，结构简单，加工和装配工艺性好，结构紧凑简单，刚度高，承载能力强和惯性小，适合于空间的对接机构、制造业快速分拣操作、产品装配和包装领域，并且可实现消防机器人水带自动对接装置，也可实现机器人和电动汽车充电插口和充电头自动对接功能，解决人工对接等繁琐工作，实现无人操作。

如上所述，已经给出了本发明的优选实施例的详细描述，以使本领域技术人员能够实施和实践本发明。虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求书中描述的本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和改变。因此，本发明不应限于在此描述的特定实施例，而应被赋予与本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (5)

1.一种3自由度机器人并联机构，其特征在于，

所述机构包括：

基座；

活动盘；

左大臂和左小臂以及右大臂和右小臂，左侧运动支链通过所述左大臂和左小臂铰接于所述活动盘的左侧，右侧运动支链通过所述右大臂和右小臂铰接于所述活动盘的右侧，所述右侧运动支链通过平行杆、三角盘、伸缩杆辅助固定所述活动盘的偏角；

驱动伺服电机及减速机，其在所述基座内，用于驱动所述左大臂和右大臂进行摆动；

伸缩电缸，其附接到所述基座，用于驱动所述伸缩杆；

其特征在于，所述左小臂和右小臂及平行杆使得所述活动盘确认特定的坐标位置，同时所述伸缩电缸驱动所述伸缩杆和三角盘，在所述平行杆的四连杆机构中保持所述活动盘的偏角和所述三角盘的偏角一致，起到调整所述活动盘的偏角的作用。

2.根据权利要求1所述的机构，

其特征在于，所述左侧运动支链和右侧运动支链都通过铰链进行交接。

3.根据权利要求1所述的机构，

其特征在于，各铰接处的转动副的转动轴线相互平行。

4.根据权利要求1所述的机构，

其特征在于，所述左大臂以及右大臂和所述伸缩杆带动所述左小臂以及右小臂以及所述平行杆驱动所述活动盘实现X,Y的空间移动和所述活动盘在竖直方向偏转，实现3个自由度空间移动。

5.根据权利要求1所述的机构，

其特征在于，所述平行杆平行于所述右小臂。