CN111975749A - 水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，多个驱动装置设在定平台上，每个驱动装置包括主动臂和驱动单元。动平台设在定平台下方，动平台包括较主动臂的数量少一个的连接部。转动部可转动地设于动平台的中部，末端执行器与转动部固定相连。搓动部在水平面内可滑动地设于动平台上，搓动部可带动转动部转动。多组第一支链组分别一一对应连接在多个主动臂和多个连接部之间，第二支链组连接在其中一个主动臂和搓动部之间。根据本发明实施例的高速并联机器人，可实现末端执行器转动与移动自由度解耦，易进行运动学分析，从而简化控制、轨迹规划和标定过程，具有控制简单、作业效率高等特点。

Description

水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人。

背景技术

塑料工业、电子产品工业、药品工业和食品工业对我国国民经济有重要贡献。早期用于此类轻型生产流水线货品的包装、分拣、组合和拆解任务的工业机器人由串联机构实现。串联机构由各构件通过运动副依次连接而成，为开环结构，具有大的工作空间和高的灵活度，但其也具有明显的不足：每个运动关节配置一个驱动电机，导致运动部件惯量大，机器人的动力学性能有待提升；各关节误差累积易导致末端精度低；开环结构导致运动链的刚度和承载能力低，易产生弯曲变形。

并联机构是一种闭环结构，其动平台通过至少两个独立的运动链与定平台相连接。与串联机构相比，并联机构具有以下优点：驱动装置安装在定平台上，实现了运动部件的轻量化，易实现高速高加速运动；无关节误差的累积，有助于提高机器人的运动精度；动平台采用多条驱动链并联驱动，结构更加紧凑，具有高刚度和高承载能力。

基于并联机构的优点，已有一些并联机器人在高速拾取等领域得到了广泛应用。然而，三自由度Delta并联机构只能实现空间内的三维高速平动，无法实现拾取角度的旋转；而能实现三平动一转动的高速并联机器人一般自由度耦合程度大、控制模型非线性化程度高，控制过程较为复杂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，所述高速并联机器人可完成末端执行器的三个移动自由度和一个转动自由度的运动操作并实现转动与移动自由度的解耦，从而简化控制、轨迹规划和标定过程，降低成本，并提升作业效率。所述高速并联机器人还可实现末端执行器的整周转动，从而使并联机器人更好地满足流水线生产中对散乱来料的大摆角操作需求。

根据本发明实施例的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，包括：定平台；多个驱动装置，多个所述驱动装置设在所述定平台上，每个所述驱动装置包括一个主动臂和一个用于驱动所述主动臂枢转的驱动单元，所述驱动单元围绕所述定平台的中心周向间隔开设置；动平台，所述动平台设在所述定平台下方，所述动平台包括多个连接部，其中所述连接部的数量较所述主动臂的数量少一个；转动部，所述转动部可转动地设于所述动平台的中部；末端执行器，所述末端执行器与所述转动部固定相连；搓动部，所述搓动部在水平面内可滑动地设于所述动平台上，所述搓动部可带动所述转动部绕竖直轴转动，其中多个所述连接部和所述搓动部围绕所述动平台的中心周向间隔开设置；多组第一支链组，多组所述第一支链组分别一一对应连接在多个所述主动臂和多个所述连接部之间；第二支链组，所述第二支链组连接在其中一个所述主动臂和所述搓动部之间。

根据本发明实施例的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，通过多个驱动单元、多个主动臂和多个第一支链组形成了多条驱动链，多条驱动链可驱动多个连接部，从而实现动平台、末端执行器的平动，使得末端执行器具有三个移动自由度。通过驱动单元、其中一个主动臂和第二支链组形成一条独立的驱动链，此驱动链可驱动搓动部在水平面内相对于动平台滑动，并传动至转动部，从而实现转动部带动末端执行器绕竖直轴转动，使得末端执行器具有一个转动自由度。由此多个连接部和搓动部围绕动平台的中心周向间隔开设置，可以综合实现末端执行器的一个转动自由度和三个移动自由度，且可以实现转动与移动自由度的解耦。从而降低高速并联机器人的非线性化程度，使得其运动控制、轨迹规划和运动学标定等过程更加简单，以提升高速并联机器人的作业效率。

在一些实施例中，所述第一支链组包括：第一支链臂和第二支链臂，所述第一支链臂和所述第二支链臂彼此平行；第一连杆，所述第一连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第一支链臂的上端和所述第二支链臂的上端，所述第一连杆与相应的所述主动臂固连；第二连杆，所述第二连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第一支链臂的下端和所述第二支链臂的下端，所述第二连杆与相应的所述连接部固连；第一连接件，所述第一连接件为弹性件且拉伸设置在所述第一支链臂和所述第二支链臂之间，所述第一连接件包括多个且沿所述第一支链臂的长度方向间隔开设置。

在一些实施例中，所述第二支链组包括：第三支链臂和第四支链臂，所述第三支链臂和所述第四支链臂彼此平行；第三连杆，所述第三连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第三支链臂的上端和所述第四支链臂的上端，所述第三连杆与相应的所述主动臂固连；第四连杆，所述第四连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第三支链臂的下端和所述第四支链臂的下端，所述第四连杆与所述搓动部固连；第二连接件，所述第二连接件为弹性件且拉伸设置在所述第三支链臂和所述第四支链臂之间，所述第二连接件包括多个且沿所述第三支链臂的长度方向间隔开设置。

在一些可选的实施例中，所述第一支链组包括：第五支链臂和第六支链臂，所述第五支链臂和所述第六支链臂彼此平行；第五连杆，所述第五连杆的两端分别通过转动副连接在所述第五支链臂的上端和所述第六支链臂的上端，所述第五连杆与相应的所述主动臂可枢转相连；第六连杆，所述第六连杆的两端分别通过转动副连接在所述第五支链臂的下端和所述第六支链臂的下端，所述第六连杆与相应的所述连接部可枢转相连；所述第五连杆两端的转动副轴线和所述第六连杆两端的转动副轴线均相互平行。

在一些可选的实施例中，所述第二支链组包括：第七支链臂和第八支链臂，所述第七支链臂和所述第八支链臂彼此平行；第七连杆，所述第七连杆的两端分别通过转动副连接在所述第七支链臂的上端和所述第八支链臂的上端，所述第七连杆与相应的所述主动臂可枢转相连；第八连杆，所述第八连杆的两端分别通过转动副连接在所述第七支链臂的下端和所述第八支链臂的下端，所述第八连杆与所述搓动部可枢转相连；所述第七连杆两端的转动副轴线和所述第八连杆两端的转动副轴线均相互平行。

在一些可选的实施例中，所述第二支链组包括：第九支链臂，所述第九支链臂的上端通过虎克铰与相应的所述主动臂相连，所述第九支链臂的下端通过虎克铰与所述搓动部相连；所述两个虎克铰中的转动副彼此平行。

在一些可选的实施例中，所述两个虎克铰中的一个替换为球较。

在一些实施例中，所述转动部为齿轮，所述搓动部与所述转动部配合的部分形成为齿条。

在一些实施例中，所述动平台与所述搓动部之间设有导向结构。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明第一实施例的高速并联机器人的立体图；

图2为图1的A处局部放大示意图；

图3为图1中A处在另一视角下的部分结构示意图；

图4为根据本发明第二实施例的高速并联机器人的立体图；

图5为根据本发明第三实施例的高速并联机器人的立体图；

图6为根据本发明第四实施例的高速并联机器人的立体图。

附图标记：

高速并联机器人100；

定平台1；

驱动装置2、主动臂21、驱动单元22；

动平台3、连接部31；

转动部4；

末端执行器5；

搓动部6；

第一支链组7、第一支链臂71、第二支链臂72、第一连杆73、第二连杆74、第一连接件75；

第二支链组8、第三支链臂81、第四支链臂82、第三连杆83、第四连杆84、第二连接件85；

导向结构9；

第五支链臂a1、第六支链臂a2、第五连杆a3、第六连杆a4；

第七支链臂b1、第八支链臂b2、第七连杆b3、第八连杆b4；

第九支链臂c1。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的高速并联机器人100。

根据本发明实施例的高速并联机器人100，如图1和图2所示，包括：定平台1、多个驱动装置2、动平台3、转动部4、末端执行器5、搓动部6、多组第一支链组7和第二支链组8。多个驱动装置2设在定平台1上，每个驱动装置2包括一个主动臂21和一个用于驱动主动臂21枢转的驱动单元22，驱动单元22围绕定平台1的中心周向间隔开设置。动平台3设在定平台1下方，动平台3包括多个连接部31，其中连接部31的数量较主动臂21的数量少一个。转动部4可转动地设于动平台的中部，末端执行器5与转动部4固定相连。搓动部6在水平面内可滑动地设于动平台3上，搓动部6可带动转动部4绕竖直轴转动，其中多个连接部31和搓动部6围绕动平台3的中心周向间隔开设置。多组第一支链组7分别一一对应连接在多个主动臂21和多个连接部31之间。第二支链组8连接在其中一个主动臂21和搓动部6之间。

这里需要说明的是，全文提到的“上”、“下”、“水平”及相关词语，均是为了描述部件相对位置关系而引入的术语。本文中不是以相对地面的高度为参考而限定出的上、下关系，而是相对定平台1和动平台3的位置引入的相对位置关系。因此，全文中限定某一部件，距离定平台1近的一端为其上端，距离定平台1远的一端为其下端，这与动平台3设在定平台1下方的描述均是相一致的。本文中也不是相对于地面的角度为参考而限定出的水平和竖直关系，而是相对动平台3的位置引入的相对位置关系，这与搓动部6在水平面内可滑动地设在动平台3上的描述是相一致的。

除此之外，下文中为便于参照附图描述高速并联机器人100的工作原理，还引入了图所示的由X轴、Y轴、Z轴构成的笛卡尔坐标系。在笛卡尔坐标系中，Z轴方向相当于上下方向。但是，这些指示关系，并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。

可以理解的是，驱动单元22可以驱动主动臂21枢转，枢转的主动臂21带动对应的支链组转动及移动，驱动单元22、主动臂21和主动臂21对应的支链组形成一条驱动链，多个驱动单元22、多个主动臂21和多组支链组形成多条驱动链，多条独立的驱动链可分别控制动平台3上的多个连接部31和搓动部6。

具体而言，多组第一支链组7分别一一对应连接在多个主动臂21和多个连接部31之间。这样多个驱动单元22、多个主动臂21和多个第一支链组7形成了多条驱动链，多条驱动链驱动多个连接部31，从而实现动平台3、末端执行器5的三维平动。这里多条驱动链构成封闭环结构进行传动，相对于驱动链为开环结构的传动方式而言，闭合驱动传动更加稳定。

第二支链组8连接在其中一个主动臂21和搓动部6之间。这样驱动单元22、主动臂21和第二支链组8形成一条驱动链，可以驱动搓动部6在水平面内相对于动平台3滑动，由此搓动部6传动至转动部4，从而末端执行器5在转动部4的带动下绕竖直轴转动。也就是说末端执行器5具有绕Z轴的一个转动自由度。

由此在上述驱动链的配合下，多个连接部31和搓动部6围绕动平台3的中心周向间隔开设置，可以综合实现末端执行器5的一个转动自由度和三个移动自由度，且可以实现转动与移动自由度的解耦。

这里末端执行器5转动和移动自由度的解耦，可以使高速并联机器人100的非线性化程度大大降低，易进行运动学分析，从而使其运动控制、轨迹规划和运动学标定等过程更加简单，进一步提升高速并联机器人100的作业效率。例如机器人应用于物流作业时，当将产品从存储处转移至生产线，或者从一条生产线转移至另一条生产线时，往往需要将产品转动一定角度以适应于生产线的特定位置要求。本发明实施例的高速并联机器人100，驱动单元22、主动臂21和第二支链组8可形成一条独立的驱动链，以驱动搓动部6在水平面内相对动平台3滑动，并传动至转动部4，从而末端执行器5在转动部4的带动下绕竖直轴线转动。即末端执行器5可在一条驱动链的驱动下实现稳定的转动，而不是在多条驱动链的配合驱动下转动，从而简化运动控制和轨迹规划过程，使得产品的转移过程变得简单、高效，大大提升了作业效率。

另外，将驱动单元22固定在定平台1上，而不是像传统串联机器人一样随驱动链运动。这样设置有利于实现驱动链的轻量化，提高驱动链的动态响应表现。而且驱动链摆脱了驱动单元22的负载后，还能够降低能耗。

根据本发明实施例的高速并联机器人100，通过多个驱动单元22、多个主动臂21和多个第一支链组7形成了多条驱动链，多条驱动链可驱动多个连接部31，从而实现动平台3、末端执行器5的平动，使得末端执行器5具有三个移动自由度。通过驱动单元22、主动臂21和第二支链组8形成一条驱动链，可以驱动搓动部6在水平面内相对动平台3滑动，并传动至转动部4，从而末端执行器5在转动部4的带动下绕竖直轴转动，使得末端执行器5具有绕Z轴的一个转动自由度。由此多个连接部31和搓动部6围绕动平台3的中心周向间隔开设置，可以综合实现末端执行器5的一个转动自由度和三个移动自由度，且可以实现转动与移动自由度的解耦。从而使得高速并联机器人100的运动控制、轨迹规划和运动学标定等过程更加简单，并可以提升高速并联机器人100的作业效率。

可选地，如图1所示，驱动装置2可以包括四个，连接部31可以包括三个，第一支链组7可以包括三组。这样三个驱动单元22、三个主动臂21和三组第一支链组7形成三条驱动链。三条独立的驱动链可分别控制对应设置的三个连接部31，有利于提升高速并联机器人100的传动稳定性。由此在三条驱动链的配合下，可以实现动平台3在X轴、Y轴和Z轴的三个方向的平动，从而末端执行器5具有三个平动自由度。

由一个驱动单元22、一个主动臂21和第二支链组8形成的一条独立驱动链，可以控制对应的搓动部6，使得转动部4在搓动部6的带动下进行转动，从而使得末端执行器5转动。因此搓动部6在水平面内相对动平台3滑动时，末端执行器5可以具有绕Z轴的一个转动自由度。

由此本发明实施例的高速并联机器人100，通过四条驱动链的驱动可以实现一个转动自由度和三个移动自由度，并可以实现转动和移动自由度的解耦。

在其它的一些实施例中，驱动装置2也可以包括三个，此时连接部31包括二个，第一支链组7包括两组。驱动装置2也可以包括五个，此时连接部31包括四个，第一支链组7包括四组。当然，驱动装置2和连接部31具有更多的配合方式，在此对驱动装置2、连接部31的具体设置情况不作限定。

在一些实施例中，如图1和图2所示，转动部4为齿轮，搓动部6与转动部4配合的部分形成为齿条。这样在驱动单元22、主动臂21和第二支链组8的传动下，齿条在水平面内可相对于动平台3滑动，从而与齿条配合的齿轮将做转动，进而齿轮将带动末端执行器5转动。这里通过齿轮、齿条的配合形式，结构简单、传动平稳，有利于实现驱动链与末端执行器5间的稳定传动。另外，这里齿轮和齿条的配合形式，也具有转向作用，使得高速并联机器人100的结构更加紧凑，更加便于控制。如这里齿轮的滑动方向与动平台3的上表面相平行，齿轮的转动轴线所在的方向与动平台3的上表面相垂直，通过齿轮、齿条的配合，将搓动部6相对动平台3的水平滑动转换成了转动部4、末端执行器5绕Z轴的转动。

在一些实施例中，如图3所示，动平台3与搓动部6之间设有导向结构9。可以理解的是，导向结构9的设置可以对搓动部6的滑动起到限位、导向的作用，从而提升搓动部6的滑动平稳性和精度。可选地，导向结构9可以为导轨，也可以为导槽，均可以实现上述功能，在此对导向结构9的具体结构不作限定。

下面结合图1、图2、图4-图6对第一支链组和第二支链组进行进一步描述。

在第一实施例中，如图1所示，第一支链组7的结构和第二支链组8的结构相同。从而使得高速并联机器人100的结构简单，便于加工、装配等作业，也便于控制支链组的运动。

具体地，如图1所示，第一支链组7包括：第一支链臂71、第二支链臂72、第一连杆73和第二连杆74。第一支链臂71和第二支链臂72彼此平行。这样有利于进一步提高每组第一支链组7的刚度，并提升第一支链臂71和第二支链臂72的传动同步性。

如图1所示，第一连杆73的两端分别连接在第一支链臂71的上端和第二支链臂72的上端之间，第一连杆73与相应的主动臂21固连。这里第一连杆73的设置，可以起到连接第一支链臂71与第二支链臂72的作用，也便于主动臂21分别传动至第一支链臂71和第二支链臂72，并进一步提升第一支链臂71和第二支链臂72的传动同步性。

如图1和图2所示，第二连杆74的两端连接在第一支链臂71的下端和第二支链臂72的下端之间，第二连杆74与相应的连接部31固连。这里第二连杆74的设置，可以起到连接第一支链臂71与第二支链臂72的作用，也便于第一支链臂71和第二支链臂72分别传动至对应的连接部31，并进一步提升第一支链臂71和第二支链臂72的传动同步性。

进一步地，第一连杆73的两端和第一支链臂71、第二支链臂72之间分别通过球窝和球头结构配合。可以理解的是，通过球窝和球头结构的直接配合，第一支链臂71和第二支链臂72相对于第一连杆73具有较高的转动自由度。

第二连杆74的两端和第一支链臂71、第二支链臂72之间分别通过球窝和球头结构配合。由此第一支链臂71和第二支链臂72相对于第二连杆74具有较高的转动自由度。

如图1所示，第一支链组7还包括：第一连接件75，第一连接件75为弹性件且拉伸设置在第一支链臂71和第二支链臂72之间。由此第一连接件75可以对第一支链臂71和第二支链臂72产生一定的预紧力，从而提升第一支链组7的作业稳定性。

更进一步地，如图1所示，第一连接件75包括多个且沿第一支链臂71的长度方向间隔开设置。这样多个第一连接件75的设置，可以进一步增加第一支链臂71和第二支链臂72之间的预紧力，从而进一步提升第一支链组7的作业稳定性。

如图1所示，第二支链组8包括：第三支链臂81、第四支链臂82、第三连杆83和第四连杆84。第三支链臂81和第四支链臂82彼此平行。这样有利于进一步提高第二支链组8的刚度，并提升第三支链臂81和第四支链臂82的传动同步性。

如图1所示，第三连杆83的两端分别连接在第三支链臂81的上端和第四支链臂82的上端之间，第三连杆83与相应的主动臂21固连。这里第三连杆83的设置，可以起到连接第三支链臂81与第四支链臂82的作用，也便于主动臂21分别传动至第三支链臂81和第四支链臂82，并进一步提升第三支链臂81和第四支链臂82的传动同步性。

如图1和图2所示，第四连杆84的两端分别连接在第三支链臂81的下端和第四支链臂82的下端之间，第四连杆84与搓动部6固连。这里第四连杆84的设置，可以起到连接第三支链臂81与第四支链臂82的作用，也便于第三支链臂81和第四支链臂82分别传动至搓动部6，并进一步提升第三支链臂81和第四支链臂82的传动同步性。

具体地，第三连杆83的两端和第三支链臂81、第四支链臂82之间分别通过球窝和球头结构配合。可以理解的是，通过球窝和球头结构的直接配合，第三支链臂81和第四支链臂82相对于第三连杆83具有较高的转动自由度。

第四连杆84的两端和第三支链臂81、第四支链臂82之间分别通过球窝和球头结构配合。由此第三支链臂81和第四支链臂82相对于第四连杆84具有较高的转动自由度。

如图1所示，第二支链组8还包括：第二连接件85，第二连接件85为弹性件且拉伸设置在第三支链臂81和第四支链臂82之间。由此第二连接件85可以对第三支链臂81和第四支链臂82产生一定的预紧力，从而提升第二支链组8的作业稳定性。

进一步地，第二连接件85包括多个且沿第三支链臂81的长度方向间隔开设置。这样多个第二连接件85的设置，可以进一步增加第三支链臂81和第四支链臂82之间的预紧力，从而进一步提升第二支链组8的作业稳定性。

在第二实施例中，如图4所示，第一支链组7包括：第五支链臂a1、第六支链臂a2、第五连杆a3和第六连杆a4。图4中其余结构的对应编号与图1中的相同。第五支链臂a1和第六支链臂a2彼此平行。这样有利于进一步提高第一支链组7的刚度，并提升第五支链臂a1和第六支链臂a2的传动同步性。

如图4所示，第五连杆a3的两端分别连接在第五支链臂a1的上端和第六支链臂a2的上端之间，第五连杆a3与相应的主动臂21可枢转相连。

第六连杆a4的两端分别连接在第五支链臂a1的下端和第六支链臂a2的下端之间，第六连杆a4与相应的连接部31可枢转相连。

具体地，第五连杆a3的两端与第五支链臂a1、第六支链臂a2之间分别通过转动副相连。可以理解的是，通过转动副连接，第五支链臂a1和第六支链臂a2相对于第五连杆a3具有相应的转动自由度。

第六连杆a4的两端与第五支链臂a1、第六支链臂a2之间分别通过转动副相连。由此第五支链臂a1和第六支链臂a2相对于第六连杆a4具有相应的转动自由度。

进一步地，第五连杆a3两端的转动副轴线和第六连杆a4两端的转动副轴线均相互平行。

在第三实施例中，如图5所示，第二支链组8包括：第七支链臂b1、第八支链臂b2、第七连杆b3和第八连杆b4。图5中其余结构的对应编号与图1中的相同。第七支链臂b1和第八支链臂b2彼此平行。这样有利于进一步提高第二支链组8的刚度，并提升第七支链臂b1和第八支链臂b2的传动同步性。

如图5所示，第七连杆b3的两端分别连接在第七支链臂b1的上端和第八支链臂b2的上端之间，第七连杆b3与相应的主动臂21可枢转相连。

第八连杆b4的两端分别连接在第七支链臂b1的下端和第八支链臂b2的下端之间，第八连杆b4与搓动部6可枢转相连。

具体地，第七连杆b3的两端与第七支链臂b1、第八支链臂b2之间分别通过转动副相连。可以理解的是，通过转动副连接，第七支链臂b1和第八支链臂b2相对于第七连杆b3具有相应的转动自由度。

第八连杆b4的两端与第七支链臂b1、第八支链臂b2之间分别通过转动副相连。由此第七支链臂b1和第八支链臂b2相对于第八连杆b4具有相应的转动自由度。

进一步地，第七连杆b3两端的转动副轴线和第八连杆b4两端的转动副轴线均相互平行。

在第四实施例中，如图6所示，第二支链组8包括：第九支链臂c1。图6中其余结构的对应编号与图1中的相同。第九支链臂c1的上端通过虎克铰与相应的主动臂21相连。可以理解的是，通过虎克铰连接，主动臂21可以传动至第九支链臂c1。

第九支链臂c1的下端通过虎克铰与搓动部6相连。通过虎克铰连接，第九支链臂c1可以传动至搓动部6。

进一步地，两个虎克铰中的转动副彼此平行。

可选地，两个虎克铰中的一个可以替换为球较，也能实现稳定传动的功能，在此对第九支链臂c1的上端与相应的主动臂21之间、第九支链臂c1的下端与搓动部6之间的连接形式不作具体限定。

可选地，第二支链组8可替换为能与相应的主动臂21共同组成六自由度无约束支链的任意一组支链。

下面参考图1-图3描述本发明的一个具体实施例中的高速并联机器人100。

根据本发明第一实施例的高速并联机器人100，包括：定平台1、四个驱动装置2、动平台3、齿轮、末端执行器5、搓动部6、三组第一支链组7、第二支链组8。

四个驱动装置2设在定平台1上，每个驱动装置2包括一个主动臂21和一个用于驱动主动臂21枢转的驱动单元22，驱动单元22围绕定平台1的中心周向间隔开设置。

动平台3设在定平台1下方，动平台3包括多个连接部31，其中连接部31的数量为三个。

齿轮可转动地设于动平台3的中部。

末端执行器5与齿轮固定相连。

搓动部6在水平面内可滑动地设于动平台3上，搓动部6与动平台3之间设有导向结构9。搓动部6与齿轮配合的部分形成为齿条，齿条可带动齿轮转动，其中三个连接部31和搓动部6围绕动平台3的中心周向间隔开设置。

三组第一支链组7分别一一对应连接在三个主动臂21和三个连接部31之间。第一支链组7包括：第一支链臂71、第二支链臂72、第一连杆73、第二连杆74和第一连接件75。第一支链臂71和第二支链臂72彼此平行。第一连杆73的两端连接在第一支链臂71的上端和第二支链臂72的上端之间，第一连杆73与相应的主动臂21固连。第二连杆74的两端连接在第一支链臂71的下端和第二支链臂72的下端之间，第二连杆74与相应的连接部31固连。第一连杆73的两端和第一支链臂71、第二支链臂72之间分别通过球窝和球头结构配合。第二连杆74的两端和第一支链臂71、第二支链臂72之间分别通过球窝和球头结构配合。第一连接件75为弹性件且拉伸设置在第一支链臂71和第二支链臂72之间。第一连接件75包括两个且沿第一支链臂71的长度方向间隔开设置。

第二支链组8连接在其中一个主动臂21和搓动部6之间。第二支链组8包括：第三支链臂81、第四支链臂82、第三连杆83、第四连杆84和第二连接件85。第三支链臂81和第四支链臂82彼此平行。第三连杆83的两端连接在第三支链臂81的上端和第四支链臂82的上端之间，第三连杆83与相应的主动臂21固连。第四连杆84的两端连接在第三支链臂81的下端和第四支链臂82的下端之间，第四连杆84与搓动部6固连。

第三连杆83的两端和第三支链臂81、第四支链臂82之间分别通过球窝和球头结构配合。

第四连杆84的两端和第三支链臂81、第四支链臂82之间分别通过球窝和球头结构配合。第二连接件85为弹性件且拉伸设置在第三支链臂81和第四支链臂82之间。第二连接件85包括两个且沿第三支链臂81的长度方向间隔开设置。

根据本发明实施例的高速并联机器人100的其他构成例如控制装置等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，包括：

定平台；

多个驱动装置，多个所述驱动装置设在所述定平台上，每个所述驱动装置包括一个主动臂和一个用于驱动所述主动臂枢转的驱动单元，多个所述驱动单元围绕所述定平台的中心周向间隔开设置；

动平台，所述动平台设在所述定平台下方，所述动平台包括多个连接部，其中所述连接部的数量较所述主动臂的数量少一个；

转动部，所述转动部可转动地设于所述动平台的中部；

末端执行器，所述末端执行器与所述转动部固定相连；

搓动部，所述搓动部在水平面内可滑动地设于所述动平台上，所述搓动部可带动所述转动部绕竖直轴转动，其中多个所述连接部和所述搓动部围绕所述动平台的中心周向间隔开设置；

多组第一支链组，多组所述第一支链组分别一一对应连接在多个所述主动臂和多个所述连接部之间；

第二支链组，所述第二支链组连接在其中一个所述主动臂和所述搓动部之间。

2.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述第一支链组包括：

第一支链臂和第二支链臂，所述第一支链臂和所述第二支链臂彼此平行；

第一连杆，所述第一连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第一支链臂的上端和所述第二支链臂的上端，所述第一连杆与相应的所述主动臂固连；

第二连杆，所述第二连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第一支链臂的下端和所述第二支链臂的下端，所述第二连杆与相应的所述连接部固连；

第一连接件，所述第一连接件为弹性件且拉伸设置在所述第一支链臂和所述第二支链臂之间，所述第一连接件包括多个且沿所述第一支链臂的长度方向间隔开设置。

3.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述第二支链组包括：

第三支链臂和第四支链臂，所述第三支链臂和所述第四支链臂彼此平行；

第三连杆，所述第三连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第三支链臂的上端和所述第四支链臂的上端，所述第三连杆与相应的所述主动臂固连；

第四连杆，所述第四连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第三支链臂的下端和所述第四支链臂的下端，所述第四连杆与所述搓动部固连；

第二连接件，所述第二连接件为弹性件且拉伸设置在所述第三支链臂和所述第四支链臂之间，所述第二连接件包括多个且沿所述第三支链臂的长度方向间隔开设置。

4.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述第一支链组包括：

第五支链臂和第六支链臂，所述第五支链臂和所述第六支链臂彼此平行；

第五连杆，所述第五连杆的两端分别通过转动副连接在所述第五支链臂的上端和所述第六支链臂的上端，所述第五连杆与相应的所述主动臂可枢转相连；

第六连杆，所述第六连杆的两端分别通过转动副连接在所述第五支链臂的下端和所述第六支链臂的下端，所述第六连杆与相应的所述连接部可枢转相连；

所述第五连杆两端的转动副轴线和所述第六连杆两端的转动副轴线均相互平行。

5.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述第二支链组包括：

第七支链臂和第八支链臂，所述第七支链臂和所述第八支链臂彼此平行；

第七连杆，所述第七连杆的两端分别通过转动副连接在所述第七支链臂的上端和所述第八支链臂的上端，所述第七连杆与相应的所述主动臂可枢转相连；

第八连杆，所述第八连杆的两端分别通过转动副连接在所述第七支链臂的下端和所述第八支链臂的下端，所述第八连杆与所述搓动部可枢转相连；

所述第七连杆两端的转动副轴线和所述第八连杆两端的转动副轴线均相互平行。

6.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述第二支链组包括：

第九支链臂，所述第九支链臂的上端通过虎克铰与相应的所述主动臂相连，所述第九支链臂的下端通过虎克铰与所述搓动部相连；所述两个虎克铰中的转动副彼此平行。

7.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述转动部为齿轮，所述搓动部与所述转动部配合的部分形成为齿条。

8.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述动平台与所述搓动部之间设有导向结构。

9.根据权利要求6所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述两个虎克铰中的一个替换为球较。

Images