CN112318549B - 两自由度高刚度机器人 - Google Patents

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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

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Abstract

本发明公开了一种两自由度高刚度机器人，包括两个电机、纵向丝杠、竖向丝杠、纵向滑板、竖向滑板、近架杆、远架杆、四个连杆。纵向和竖向滑板分别以移动副与机架连接；纵向、竖滑板分别与纵向、竖向丝杠以螺旋副连接；近架杆的一端与竖向滑板以转动副连接，远架杆的一端与近架杆的另一端以转动副连接；远架杆实现平面内确定的二维运动，远架杆的另一端用于连接执行元件；近架杆与纵向滑板之间连接有两个互不平行的第一连杆；远架杆与纵向滑板之间连接有两个互不平行的第二连杆，连杆两端的连接方式为：两端分别使用球副或是一端使用球副另一端使用虎克铰链，四个连杆为仅受到拉压的二力杆，机器人结构刚度得以保证，适用于重载高精度的工况。

Description

两自由度高刚度机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及串联机器人机构。
背景技术
现有的串联机器人，由于自身刚度低的原因，只能适用于搬运、焊接等对于轨迹精度要求较低，负载较轻的工况。而并联机器人虽然具备高刚度的优势，但与串联机器人相比，其又有灵活性差及工作空间小的缺点。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提出一种两自由度机器人机构。本发明结构简单，本发明与已有结构不同的是，可灵活地实现较大工作空间，并具有高的刚性，适用于重载及高精度的工况。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种两自由度高刚度机器人，包括机架，所述机架上安装有竖向丝杠和纵向丝杠，所述竖向丝杠由第一电机驱动，所述纵向丝杠由第二电机驱动，该机器人还包括纵向滑板、竖向滑板、近架杆和远架杆；所述纵向滑板和竖向滑板分别以移动副与所述机架连接；所述纵向滑板、所述竖向滑板分别与所述纵向丝杠、所述竖向丝杠以螺旋副连接；所述近架杆的一端与所述竖向滑板以转动副连接，所述近架杆与所述纵向滑板之间连接有两个第一连杆，两个第一连杆互不平行；两个第一连杆的两端与所述近架杆、所述纵向滑板的连接方式为：两端分别使用球副连接，或者一端使用球副连接，另一端使用虎克铰链连接；所述远架杆的一端与所述近架杆的另一端以转动副连接；所述远架杆与所述纵向滑板之间连接有两个第二连杆，两个第二连杆互不平行，两个第二连杆的两端与所述远架杆、所述纵向滑板的连接方式为：两端分别使用球副连接，或者一端使用球副连接，另一端使用虎克铰链连接；所述远架杆的另一端用于连接执行元件。
进一步讲，本发明所述的两自由度高刚度机器人，其中，所述第一电机的固定法兰、所述第二电机的固定法兰分别与所述机架紧固连接；所述第一电机的输出轴与所述竖向丝杠固结；所述第二电机的输出轴与所述纵向丝杠固结。
本发明中，所述第一电机和第二电机分别通过竖向丝杠和纵向丝杠驱动所述竖向滑板和所述纵向滑板移动，从而使所述远架杆实现平面内确定的二维运动；与此同时，两个第一连杆和两个第二连杆均为仅受到拉压的二力杆。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可实现通过使用丝杠驱动该机器人机构，可使机构得到两自由度方向的高精度和高刚度的驱动，同时，其中的四个连杆为仅受到拉压的二力杆，提高了机构的结构刚度。
附图说明
图1为本发明两自由度高刚度机器人的结构示意图；
图中：1-机架，21-第一电机，22-第二电机，3-纵向丝杠，4-竖向丝杠，5-纵向滑板，6-竖向滑板，7-近架杆，8-远架杆，9a-第一连杆，9b-第二连杆。
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说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1所示，本发明提出的一种两自由度高刚度机器人，包括机架1、第一电机21、第二电机22、纵向丝杠3、竖向丝杠4、纵向滑板5、竖向滑板6、近架杆7、远架杆8、两个第一连杆9a和第二连杆9b。
所述竖向丝杠4和纵向丝杠3安装在所述机架1上，所述纵向滑板5和竖向滑板6分别以移动副与所述机架1连接；所述纵向滑板5、所述竖向滑板6分别与所述纵向丝杠4、所述竖向丝杠3以螺旋副连接。
所述第一电机21的固定法兰、所述第二电机22的固定法兰分别与所述机架1紧固连接；所述第一电机21的输出轴与所述竖向丝杠4固结，所述竖向丝杠4由第一电机21驱动，所述第二电机22的输出轴与所述纵向丝杠3固结，所述纵向丝杠3由第二电机22驱动。
所述近架杆7的一端与所述竖向滑板6以转动副连接，所述近架杆7与所述纵向滑板5之间连接有两个第一连杆9a，两个第一连杆9a互不平行；两个第一连杆9a的两端与所述近架杆7、所述纵向滑板5的连接方式为：两端分别使用球副连接，或者一端使用球副连接，另一端使用虎克铰链连接。
所述远架杆8的一端与所述近架杆7的另一端以转动副连接；所述远架杆8与所述纵向滑板5之间连接有两个第二连杆9b，两个第二连杆9b互不平行，两个第二连杆9b的两端与所述远架杆8、所述纵向滑板5的连接方式为：两端分别使用球副连接，或者一端使用球副连接另一端使用虎克铰链连接；所述远架杆8的另一端连接至执行元件(图中未示意)。
根据程序控制第一电机21和第二电机22，所述第一电机21和第二电机22分别通驱动竖向丝杠4和纵向丝杠3，进而驱动所述竖向滑板4和所述纵向滑板3移动，可使得所述远架杆8实现平面内确定的二维运动，由于使用丝杠驱动，从而使得机构具有高的驱动刚度和精度。与此同时，由于四个连杆两个第一连杆9a和两个第二连杆9b为仅受到拉压的二力杆，使得机器人结构刚度得以保证，适用于重载高精度的工况。

Claims (3)

1.一种两自由度高刚度机器人，包括机架(1)，所述机架(1)上安装有竖向丝杠(4)和纵向丝杠(3)，所述竖向丝杠(4)由第一电机(21)驱动，所述纵向丝杠(3)由第二电机(22)驱动，其特征在于：
该机器人还包括纵向滑板(5)、竖向滑板(6)、近架杆(7)和远架杆(8)；
所述纵向滑板(5)和竖向滑板(6)分别以移动副与所述机架(1)连接；所述纵向滑板(5)、所述竖向滑板(6)分别与所述纵向丝杠(3 )、所述竖向丝杠(4 )以螺旋副连接；
所述近架杆(7)的一端与所述竖向滑板(6)以转动副连接，所述近架杆(7)与所述纵向滑板(5)之间连接有两个第一连杆，两个第一连杆互不平行；两个第一连杆的两端与所述近架杆(7)、所述纵向滑板(5)的连接方式为：两端分别使用球副连接，或者一端使用球副连接，另一端使用虎克铰链连接；
所述远架杆(8)的一端与所述近架杆(7)的另一端以转动副连接；所述远架杆(8)与所述纵向滑板(5)之间连接有两个第二连杆，两个第二连杆互不平行，两个第二连杆的两端与所述远架杆(8)、所述纵向滑板(5)的连接方式为：两端分别使用球副连接，或者一端使用球副连接，另一端使用虎克铰链连接；
所述远架杆(8)的另一端用于连接执行元件。
2.根据权利要求1所述的两自由度高刚度机器人，其特征在于，所述第一电机(21)的固定法兰、所述第二电机(22)的固定法兰分别与所述机架(1)紧固连接；所述第一电机(21)的输出轴与所述竖向丝杠(4)固结；所述第二电机(22)的输出轴与所述纵向丝杠(3)固结。
3.根据权利要求1所述的两自由度高刚度机器人，其特征在于，所述第一电机(21)和第二电机(22)分别通过竖向丝杠(4)和纵向丝杠(3)驱动所述竖向滑板(6 )和所述纵向滑板(5 )移动，从而使所述远架杆(8)实现平面内确定的二维运动；与此同时，两个第一连杆和两个第二连杆均为仅受到拉压的二力杆。
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