CN111604884A - 一种具有两平三转的五自由度混联机器人 - Google Patents

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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

Abstract

本发明公开了一种具有两平三转的五自由度混联机器人，包括静平台、第一转动圈、动平台、二自由度转头、以及第一伸缩腿、第二伸缩腿和第三伸缩腿；所述第一伸缩腿和第二伸缩腿结构相同，且均贯穿于静平台，并与静平台转动连接，另一端通过转动副与动平台连接，所述第三伸缩腿贯穿于第一转动圈，并通过第一转动圈实现与静平台的连接，另一端通过球副与动平台连接。本发明结构简单,设计巧妙，铰链数量少，刚度高、精度好，且方便做成模块化结构，可用于搭建不同的系统满足不同的应用需求。

Description

一种具有两平三转的五自由度混联机器人
技术领域
本发明属于混联机器人领域，特别是一种具有两平三转的五自由度混联机器人。
背景技术
混联机器人同时具有关节机器人和机床的优点，不仅在工作空间内拥有灵活的操作性，而且具有可高速重载、精度高、刚度大和可重构的特性，在现代装备制造、航空航天、生物医药、食品化工和汽车船舶制造等领域得到了广泛的运用。
根据专利号CN200710057178、CN201210157261、CN201210185405、CN201310165496所公开设计的混联机器人中，可以得知大多数少自由度机器人是将并联机构与二自由度转头串联连接实现少自由度运动。专利号201510401279公布了一种五自由度混联机构，该机构也是由二自由度转头串接三自由度并联机构，其中并联机构具有三条支链，每条支链具有伸缩腿实现主动移动运动，且每条支链与转动支架转动连接，与动平台铰接或球铰接，转动支架与固定铰链转动连接，在转动支架中部贯穿有一个无驱动的被动支链可大幅提高系统的刚度，同时将其作为模块，调整固定铰链的位置，以便在不同场合下使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有两平三转的五自由度混联机器人，以实现空间沿X、Y轴平动和绕X、Y、Z轴旋转的五自由度运动。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种具有两平三转的五自由度混联机器人，包括机架，与机架相连的静平台，第一转动圈，动平台，与动平台固接的二自由度转头，以及第一伸缩腿、第二伸缩腿和第三伸缩腿，
所述第一伸缩腿和第二伸缩腿结构相同，且均贯穿静平台，并通过转动副与静平台连接，末端通过转动副与动平台连接；所述第一伸缩腿和静平台的转动轴线、第二伸缩腿和静平台的转动轴线、第一伸缩腿和动平台的转动轴线、第二伸缩腿和动平台的转动轴线共四条轴线相互平行；所述第一伸缩腿和第二伸缩腿所在的运动平面共面；
所述第三伸缩腿贯穿第一转动圈，且通过转动副与第一转动圈连接，所述第一转动圈与静平台转动连接，所述第三伸缩腿末端通过球副与动平台连接；所述第三伸缩腿和第一转动圈的转动轴线，与第一转动圈和静平台的转动轴线垂直相交。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
所述第一伸缩腿和第二伸缩腿仅需通过转动副分别于静平台和动平台连接，可有效减少铰链数量，降低成本。此外增设与第三支链相同对称布置的第四支链作为冗余驱动，可大幅提高系统刚度及可靠度。将第一和第二伸缩腿的截面设计为矩形，且长边为连接所述伸缩腿与动平台所在转动轴线的方向，有利于提升该伸缩腿承受约束方向的刚度，从而提升整机的刚度。同时，本发明可方便做成模块化结构，可用于搭建不同的系统满足不同的应用需求。
附图说明
图1为本发明实施例1的机器人整体结构示意图。
图2为图1的后视图。
图3为本发明实施例2结构示意图。
图4为本发明实施例2中动平台的结构示意图。
图5为本发明实施例2中静平台的结构示意图。
图6为本发明实施例3结构示意图。
图7为本发明实施例4结构示意图。
图中编号所代表的含义为：
1、机架，2、固定座，3、静平台，8、第一转动圈，9、第二转动圈，10、动平台，11、二自由度转头，12、滚珠丝杠驱动装置，13、上下移动平台14、螺母，15、上下长行程导轨，16、左右长行程导轨，41、第一伸缩腿，42、第一驱动电机，51、第二伸缩腿，52、第二驱动电机，61、第三伸缩腿，62、第三驱动电机，71、第四伸缩腿，72第四驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
实施例1
结合图1和图2，本实例的一种具有两平三转的五自由度混联机器人，包括机架1，固定在机架1的固定座2，固定在固定座2上的静平台3，第一转动圈8，动平台10，与动平台10固接的二自由度转头11，以及第一伸缩腿41，第二伸缩腿51和第三伸缩腿(61)；
所述第一伸缩腿41和第二伸缩腿51结构相同，且均贯穿于静平台3，并通过转动副与静平台3连接，末端均通过转动副与动平台10连接；所述第一伸缩腿41和静平台3的转动轴线、第二伸缩腿51和静平台3的转动轴线、第一伸缩腿41和动平台10的转动轴线、第二伸缩腿51和动平台10的转动轴线共四条轴线相互平行；所述第一伸缩腿41和第二伸缩腿51所在的运动平面共面；
所述第三伸缩腿61贯穿于第一转动圈8，且通过转动副与第一转动圈8连接，所述第一转动圈8与静平台3转动连接，所述第三伸缩腿61末端通过球副与动平台10连接；所述第三伸缩腿61和第一转动圈8的转动轴线，与第一转动圈8和静平台3的转动轴线垂直相交。
所述第一伸缩腿41与第二伸缩腿51内含丝杠导轨副，并通过固定在伸缩腿端部的第一驱动电机42或第二驱动电机51驱动丝杠副运行，丝杠副带动伸缩腿的主动移动，导轨副对伸缩腿的活塞杆直线运行起导向作用；所述伸缩腿截面外形为矩形，且长边为连接所述伸缩腿与动平台10所在转动轴线的方向。
所述第三伸缩腿61内含丝杠副和导向键，并通过固定在伸缩腿端部的第三驱动电机62驱动丝杠副运行，丝杠副带动第三伸缩腿61的主动移动，导向键与第三伸缩腿61外壁上的导向槽配合，对活塞杆直线运行起导向作用；所述伸缩腿外形为圆形。
实施例2
如图3、图4、图5所示，实施例2与实施例1的区别在于，在实施例1的基础上，增加一条支链，包括第四伸缩腿71和第二转动圈9，同时更改了静平台3和动平台10的构型，可为机构提供冗余驱动，并提高刚度和可靠度。
所述第四伸缩腿71和第三伸缩腿61结构相同，所述第四伸缩腿71贯穿于第二转动圈9，且通过转动副与第二转动圈9连接，所述第二转动圈9与静平台3转动连接，所述第四伸缩腿71另一端通过球副与动平台10连接；连接所述第四伸缩腿71和第二转动圈9的转动轴线与连接所述第二转动圈9与静平台3的转动轴线垂直相交。所述第四伸缩腿71内含丝杠副和导向键，并通过固定在伸缩腿端部的第四驱动电机72控制伸缩腿的主动移动，所述伸缩腿外形为圆形。
实施例3
如图6所示，实施例3与实施例1的区别在于，在实施例1的基础上，增加上下移动模块，可以实现机器人上下移动，包括固定于机架的滚珠丝杠副驱动装置12、上下移动平台13和上下长行程导轨15。所述机器人固定连接于上下移动平台13，其上下平台后固定有与上下导轨组成移动副的导向滑块，所述上下移动平台与丝母14固定连接。
实施例4
如图7所示，实施例4与实施例3的区别在于，在实施例3的基础上，增加了左右移动模块，该模块可视为由驱动装置、丝杠副和导轨副等组成的主动移动副，从而实现机器人上下移动和左右移动。
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情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有两平三转的五自由度混联机器人，包括静平台(3)，第一转动圈(8)，动平台(10)，与动平台(10)固接的二自由度转头(11)，以及第一伸缩腿(41)、第二伸缩腿(51)和第三伸缩腿(61)，其特征在于，
所述第一伸缩腿(41)和第二伸缩腿(51)结构相同，且均贯穿静平台(3)，并通过转动副与静平台(3)连接，末端通过转动副与动平台(10)连接；连接所述第一伸缩腿(41)和静平台(3)的转动轴线、连接第二伸缩腿(51)和静平台(3)的转动轴线、连接第一伸缩腿(41)和动平台(10)的转动轴线、连接第二伸缩腿(51)和动平台(10)的转动轴线共四条轴线相互平行；所述第一伸缩腿(41)和第二伸缩腿(51)所在的运动平面共面；
所述第三伸缩腿(61)贯穿第一转动圈(8)，且通过转动副与第一转动圈(8)连接，所述第一转动圈(8)与静平台(3)转动连接，所述第三伸缩腿(61)末端通过球副与动平台(10)连接；连接所述第三伸缩腿(61)和第一转动圈(8)的转动轴线，与连接所述第一转动圈(8)和静平台(3)的转动轴线垂直相交。
2.根据权利要求1所述的具有两平三转的五自由度混联机器人，其特征在于，还包括第四伸缩腿(71)和第二转动圈(9)，所述第四伸缩腿(71)和第三伸缩腿(61)结构相同，所述第四伸缩腿(71)贯穿第二转动圈(9)，且通过转动副与第二转动圈(9)连接；所述第二转动圈(9)与静平台(3)转动连接，所述第四伸缩腿(71)末端通过球副与动平台(10)连接；连接所述第四伸缩腿(71)和第二转动圈(9)的转动轴线，与连接所述第二转动圈(9)与静平台(3)的转动轴线垂直相交。
3.根据权利要求1或2所述的具有两平三转的五自由度混联机器人，其特征在于，所述第一伸缩腿(41)与第二伸缩腿(51)内含丝杠导轨副，并通过固定在伸缩腿末端的第一驱动电机(42)或第二驱动电机(52)驱动，控制伸缩腿的主动移动。
4.根据权利要求1或2所述的一种具有两平三转的五自由度混联机器人，其特征在于，所述第三伸缩腿(61)与第四伸缩腿(71)内含丝杠副和导向键，并通过固定在伸缩腿末端的第三驱动电机(62)或第四驱动电机(72)驱动，控制伸缩腿的主动移动。
5.根据权利要求1或2所述的一种具有两平三转的五自由度混联机器人，其特征在于，还包括机架(1)和固定座(2)，所述静平台(3)与固定座(2)固接，所述固定座(2)与机架(1)固接。
6.根据权利要求1或2所述的一种具有两平三转的五自由度混联机器人，其特征在于，所述静平台(3)通过主动移动副与机架(1)相连。
7.根据权利要求6所述的一种具有两平三转的五自由度混联机器人，其特征在于，所述机架(1)通过主动移动副与床身(16)相连。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113319827A (zh) * 2021-07-07 2021-08-31 天津大学 一种五自由度完全并联加工机器人

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0402993D0 (sv) * 2004-12-09 2004-12-09 Business Expl Ab Parallellkinematisk maskin med aktivt mätsystem
CN103252771A (zh) * 2013-05-07 2013-08-21 天津大学 一种非对称五自由度混联机器人
CN105522562A (zh) * 2016-01-12 2016-04-27 常州大学 一种可实现抓取运动的四自由度单动平台并联机构
CN107263451A (zh) * 2017-07-31 2017-10-20 福州大学 2r1t三自由度过约束并联机构及其工作方法
CN108555889A (zh) * 2018-06-25 2018-09-21 福州大学 含冗余约束的空间五自由度混联加工装备及其使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0402993D0 (sv) * 2004-12-09 2004-12-09 Business Expl Ab Parallellkinematisk maskin med aktivt mätsystem
CN103252771A (zh) * 2013-05-07 2013-08-21 天津大学 一种非对称五自由度混联机器人
CN105522562A (zh) * 2016-01-12 2016-04-27 常州大学 一种可实现抓取运动的四自由度单动平台并联机构
CN107263451A (zh) * 2017-07-31 2017-10-20 福州大学 2r1t三自由度过约束并联机构及其工作方法
CN108555889A (zh) * 2018-06-25 2018-09-21 福州大学 含冗余约束的空间五自由度混联加工装备及其使用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王书森: "新型龙门式五轴联动混联机床机构设计及其基础理论研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技I辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113319827A (zh) * 2021-07-07 2021-08-31 天津大学 一种五自由度完全并联加工机器人

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