CN110774264A

CN110774264A - 一种一摆动一平动的平面机构及其工作方法

Info

Publication number: CN110774264A
Application number: CN201911036361.0A
Authority: CN
Inventors: 李丹; 赵聪; 王云鹏; 张智强; 杜晓龙; 孙长超
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-02-11

Abstract

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种一摆动一平动的平面机构，包括底座、第一摆动装置、伸缩装置、第二摆动装置和动平台，所述动平台分别通过所述第一摆动装置、所述伸缩装置、所述第二摆动装置与所述底座连接，所述第一摆动装置、所述第二摆动装置均与所述动平台铰接，所述伸缩装置端部与所述底座固接、与所述动平台中部铰接，所述第一摆动装置、所述第二摆动装置分别设置于所述伸缩装置的两侧。该机构中，仅需少量电机，且使用更加简单且对称的结构完成平动，通过结构的创新改进现有技术，减少零件数目达成相同效果，在结构简单的同时体现了平台速度快的优点，提高了工作效率。此外，该提供了一种该机构的工作方法，以提高其工作的稳定性和效率。

Description

一种一摆动一平动的平面机构及其工作方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种一摆动一平动的平面机构及其工作方法。

背景技术

在机器人化作业的现有机器人中，有两类机构：串联机构和并联机构。串联机构具有工作空间大、灵活性高的优点，同时，也存在一些不足之处：不仅各杆件的误差累积、末端精度低，而且惯性大、刚度低、动态性能较差。

并联机构是一种具有多个运动自由度，且驱动器分配在不同环路上的闭式多环机构。并联机器人相对串联机器人而言，具有刚度大、承载能力强、位置误差不累积、精度高、自重负荷小、运动性能好等一系列优点。基于并联机构的各种装备成为传统串联装备的一个重要补充，在许多领域发挥重要作用。目前，并联机器人主要应用于医用外科设备、运动模拟、机械制造、自动化装配、精密加工与测量、微电子制造及娱乐行业等领域。

现有技术中，多为二、三、四自由度相结合的并联机构，机构复杂，且机构工作时的稳定性差，不能满足只需摆动与平动相结合的工作需要。

综上可知，相关技术存在缺陷，亟待完善。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种一摆动一平动的平面机构，通过驱动主动臂摆动实现动平台的平动和摆动，连杆只受拉压负荷，结构对称简单，机构质量轻，运动速度快，是一种能完成平面运动的新的机械结构，且工作稳定、效率高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种一摆动一平动的平面机构，包括底座、第一摆动装置、伸缩装置、第二摆动装置和动平台，所述动平台分别通过所述第一摆动装置、所述伸缩装置、所述第二摆动装置与所述底座连接，所述第一摆动装置、所述伸缩装置、所述第二摆动装置均与所述动平台铰接，所述第一摆动装置、所述第二摆动装置分别设置于所述伸缩装置的两侧；所述第一摆动装置用于驱动所述动平台运动；所述第一摆动装置包括第一驱动器、第一摇杆和第一摆杆，所述第一驱动器、所述第一摇杆、所述第一摆杆依次连接；所述第一摇杆与所述第一摆杆间铰接，所述第一摆杆与所述动平台间铰接；所述伸缩装置用于所述动平台的运动导向；所述第二摆动装置用于驱动所述动平台运动；所述第二摆动装置包括第二驱动器、第二摇杆和第二摆杆，所述第二驱动器、所述第二摇杆、所述第二摆杆依次连接；所述第二摇杆与所述第二摆杆间铰接，所述第二摆杆与所述动平台间铰接；所述伸缩机构与所述动平台通过销轴连接。在实际应用中，通过底座将机构进行固定，底座提供了支撑力；在工作中，做平动时，第一驱动器、第二驱动器做反向驱动，第一摆动装置的摆动度与第二摆动装置的摆动度相同，伸缩装置被带动做伸缩运动，推动动平台做上下平动；做摆动时，第一摆动装置的摆动度与第二摆动装置的摆动度不相同，第二摆动装置的伸缩量保持不变，推动动平台做左右摆动，该机构中，仅需少量电机，且使用更加简单且对称的结构完成平动，通过结构的创新改进现有技术，减少零件数目达成相同效果，在结构简单的同时体现了平台速度快的优点，提高了工作效率。

作为本发明所述的一摆动一平动的平面机构的一种改进，在实际应用中，第一驱动器优选为步进电机或伺服电机，除此之外，还可以是其它能够达到相同效果的设备，根据实际情况可以灵活地设置；在工作中，第一摇杆为主动杆，第一摆杆为从动杆。

作为本发明所述的一摆动一平动的平面机构的一种改进，在实际应用中，伸缩装置优选为伸缩导向机构；除此之外，还可以是其它能够达到相同效果的设备，根据实际情况可以灵活地设置。

作为本发明所述的一摆动一平动的平面机构的一种改进，第二驱动器优选为步进电机或伺服电机，除此之外，还可以是其它能够达到相同效果的设备，根据实际情况可以灵活地设置；在工作中，第二摇杆为主动杆，第二摆杆为从动杆。

作为本发明所述的一摆动一平动的平面机构的一种改进，所述底座的形状为ㄇ型、T型或Y型。在实际应用中，底座的形状可以是多种多样，根据实际情况可以灵活地设置。

作为本发明所述的一摆动一平动的平面机构的一种改进，所述伸缩装置为气缸、液压缸或电动推杆。除此之外，摆动装置还可以是能够达到相同效果的其它设备，根据实际情况可以灵活地设置。

本发明的目的之二在于：针对现有技术的不足，还提供一种一摆动一平动的平面机构的工作方法，以提高其工作的稳定性和效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种一摆动一平动的平面机构的工作方法，包括如下步骤：

做平动时，第一驱动器、第二驱动器做反向驱动，第一摆动装置的摆动度与第二摆动装置的摆动度相同，伸缩装置被带动做伸缩运动，推动动平台做上下平动；

做摆动时，第一摆动装置的摆动度与第二摆动装置的摆动度不相同，第二摆动装置的伸缩量保持不变，推动动平台做左右摆动；

平动与摆动既可以同时执行，也可以分开执行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的结构示意图；

其中：1-底座；2-第一摆动装置；21-第一驱动器；22-第一摇杆；23-第一摆杆；3-伸缩装置；4-第二摆动装置；41-第二驱动器；42-第二摇杆；43-第二摆杆；5-动平台；6-销轴。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，一种一摆动一平动的平面机构，包括底座1、第一摆动装置2、伸缩装置3、第二摆动装置4和动平台5，动平台5分别通过第一摆动装置2、伸缩装置3、第二摆动装置4与底座1连接，第一摆动装置2、伸缩装置3、第二摆动装置4均与动平台5铰接，第一摆动装置2、第二摆动装置4分别设置于伸缩装置3的两侧。在实际应用中，通过底座1将机构进行固定，底座1提供了支撑力；在工作中，做平动时，第一驱动器21、第二驱动器41做反向驱动第一摆动装置2的摆动度与第二摆动装置4的摆动度相同，伸缩装置3被带动做伸缩运动，推动动平台5做上下平动；做摆动时，第一摆动装置2的摆动度与第二摆动装置4的摆动度不相同，第二摆动装置4的伸缩量保持不变，推动动平台5做左右摆动，该机构中，仅需少量电机，且使用更加简单且对称的结构完成平动，通过结构的创新改进现有技术，减少零件数目达成相同效果，在结构简单的同时体现了平台速度快的优点，提高了工作效率。

优选的，第一摆动装置2用于驱动动平台5运动。

优选的，第一摆动装置2包括第一驱动器21、第一摇杆22和第一摆杆23，第一驱动器21、第一摇杆22、第一摆杆23依次连接。在实际应用中，第一驱动器21优选为步进电机或伺服电机，除此之外，还可以是其它能够达到相同效果的设备，根据实际情况可以灵活地设置；在工作中，第一摇杆22为主动杆，第一摆杆23为从动杆。

优选的，第一摇杆22与第一摆杆23间铰接，第一摆杆23与动平台5间铰接。这种结构设计有利于带动动平台5摆动。

优选的，伸缩装置3用于动平台5的运动导向。在实际应用中，伸缩装置3优选为伸缩导向机构；除此之外，还可以是其它能够达到相同效果的设备，根据实际情况可以灵活地设置。

优选的，第二摆动装置4用于驱动动平台5运动。

优选的，第二摆动装置4包括第二驱动器41、第二摇杆42和第二摆杆43，第二驱动器41、第二摇杆42、第二摆杆43依次连接。第二驱动器41优选为步进电机或伺服电机，除此之外，还可以是其它能够达到相同效果的设备，根据实际情况可以灵活地设置；在工作中，第二摇杆42为主动杆，第二摆杆43为从动杆。

优选的，第二摇杆42与第二摆杆43间铰接，第二摆杆43与动平台5间铰接。这种结构设计有利于带动动平台5摆动。

优选的，伸缩机构与动平台5通过销轴6连接。这种结构设计有利于带动动平台5摆动。

优选的，底座1的形状为ㄇ型、T型或Y型。在实际应用中，底座1的形状可以是多种多样，根据实际情况可以灵活地设置。

优选的，伸缩装置3为气缸、液压缸或电动推杆。除此之外，摆动装置还可以是能够达到相同效果的其它设备，根据实际情况可以灵活地设置。

本发明的工作原理是：在实际应用中，通过底座1将机构进行固定，底座1提供了支撑力；在工作中，做平动时，第一驱动器21、第二驱动器41做反向驱动，第一摆动装置2的摆动度与第二摆动装置4的摆动度相同，伸缩装置3被带动做伸缩运动，推动动平台5做上下平动；做摆动时，第一摆动装置2的摆动度与第二摆动装置4的摆动度不相同，第二摆动装置4的伸缩量保持不变，推动动平台5做左右摆动，该机构中，仅需少量电机，且使用更加简单且对称的结构完成平动，通过结构的创新改进现有技术，减少零件数目达成相同效果，在结构简单的同时体现了平台速度快的优点，提高了工作效率。

实施例2

如图1所示，一种实施例1一摆动一平动的平面机构的工作方法，包括如下步骤：

做平动时，第一驱动器21、第二驱动器41做反向驱动，第一摆动装置2的摆动度与第二摆动装置4的摆动度相同，伸缩装置3被带动做伸缩运动，推动动平台5做上下平动；

做摆动时，第一摆动装置2的摆动度与第二摆动装置4的摆动度不相同，第二摆动装置4的伸缩量保持不变，推动动平台5做左右摆动；

平动与摆动既可以同时执行，也可以分开执行。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种一摆动一平动的平面机构，其特征在于：包括底座(1)、第一摆动装置(2)、伸缩装置(3)、第二摆动装置(4)和动平台(5)，所述动平台(5)分别通过所述第一摆动装置(2)、所述伸缩装置(3)、所述第二摆动装置(4)与所述底座(1)连接，所述第一摆动装置(2)、所述伸缩装置(3)、所述第二摆动装置(4)均与所述动平台(5)铰接，所述第一摆动装置(2)、所述第二摆动装置(4)分别设置于所述伸缩装置(3)的两侧；所述第一摆动装置(2)包括第一驱动器(21)、第一摇杆(22)和第一摆杆(23)，所述第一驱动器(21)、所述第一摇杆(22)、所述第一摆杆(23)依次连接；所述第一摇杆(22)与所述第一摆杆(23)间铰接，所述第一摆杆(23)与所述动平台(5)间铰接；所述伸缩装置(3)用于所述动平台(5)的运动导向；所述第一摆动装置(2)、所述第二摆动装置(4)用于驱动所述动平台(5)运动；所述第二摆动装置(4)包括第二驱动器(41)、第二摇杆(42)和第二摆杆(43)，所述第二驱动器(41)、所述第二摇杆(42)、所述第二摆杆(43)依次连接；所述第二摇杆(42)与所述第二摆杆(43)间铰接，所述第二摆杆(43)与所述动平台(5)间铰接；所述伸缩机构与所述动平台(5)通过销轴(6)连接。

2.一种一摆动一平动的平面机构的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

做平动时，第一驱动器(21)、第二驱动器(41)做反向驱动，第一摆动装置(2)的摆动度与第二摆动装置(4)的摆动度相同，伸缩装置(3)被动做伸缩运动，推动动平台(5)做上下平动；

做摆动时，第一摆动装置(2)的摆动度与第二摆动装置(4)的摆动度不相同，第二摆动装置(4)的伸缩量保持不变，推动动平台(5)做左右摆动；

平动与摆动既可以同时执行，也可以分开执行。