CN113442112A - 并联式三轴线性机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种并联式三轴线性机器人，其包括位于中心轴线外围的三驱动器和运动机构，运动机构包括相对于中心轴线呈旋转对称的三连杆组和其并联组接的端效器，各连杆组由驱动器以直线或旋转方式驱动，使端效器能在三度空间中线性运动；各连杆组包括依序串联的第一连杆至第三连杆，第三连杆枢接端效器，分别枢设于第一连杆、第二连杆、第三连杆及端效器之间的第一旋转接头、第二旋转接头与第三旋转接头相互平行，第一旋转接头至第三旋转接头均与垂直中心轴线的假想平面的夹角为锐角，第一旋转接头与第二旋转接头之间的第一中心距等于第二旋转接头与第三旋转接头之间的第二中心距，使运动机构能缩减其整体高度，增加工作行程，提高运动稳定性。

Description

并联式三轴线性机器人

技术领域

本发明涉及一种三轴线性机器人，尤指一种能广泛应用于机器人与其他自动化机械领域等的并联式三轴线性机器人。

背景技术

目前已知的并联式三轴直线运动机器人，概如美国US4976582专利公开的“用于在空间中移动和定位元件的装置”(Device for the movement and positioning of anelement in space)、美国US6729202专利公开的“笛卡尔并联机器人”(Cartesianparallel manipulators)，以及中国CN105150199A专利公开的“结构可调的三自由度并联机构”。其中：

美国US4976582专利公开的“用于在空间中移动和定位元件的装置”，一般简称为三角机器人(Delta robot)，该三角机器人主要是将三组分支连杆机构共同组接一端效器，以端效器作为输出端，且每一分支连杆机构分别由一组驱动组件所驱动，每一分支连杆机构是由一组平行四连杆及两个旋转接头所组成，使输出的端效器能进行三轴直线运动(XYZ)。

前述US4976582专利公开的三角机器人(Delta robot)，其揭示使用三组由平行四连杆与两个旋转接头组成的分支构造共同连接一端效器，基于三维空间运动所需，其三组分支连杆机构的整体长度偏长，在一定的空间中，该三角机器人的整体体积因分支连杆机构的长度长，使其高度方向的工作行程偏短，导致其适用范围狭隘。

再者，前述现有的三角机器人中，每一分支连杆机构由平行四连杆与两个旋转接头组合，由于每一分支连杆机构的平行四支连杆的整体长度长，其X轴与Y轴方向的刚性较差，且端效器由三组分支连杆机构共同带动，造成端效器运动时晃动状态大，有稳定性不佳的问题。此外，现有三角机器人运动的向量分析的雅可比矩阵，会随其端效器位置的不同而有显著变化，造成其速度及力量传输关系的变动性偏大，运动控制设计较为困难。

美国US6729202专利公开的“笛卡尔并联机器人”(Cartesian parallelmanipulators)，为直角型并联式机器人，其揭示于平行排列的三轴杆上分别装设一组分支连杆机构，并以该三分支连杆机构共同连接一端效器，每一所述分支机构包括依序串联枢接的三连杆，其中第一支连杆能于一轴杆上下移动，每两相邻接的连杆之间分别穿设有枢柱，该三分支连杆机构分别以其位于末端的连杆共同枢接端效器，使该三分支连杆机构能分别被驱动而带动端效器于空间中运动。

前述直角型并联式机器人虽能产生类似于现有三角机器人的运动功能，但是，该直角型并联式机器人并未对其分支连杆机构提出较佳的机构设计，导致其分支连杆机构的整体长度仍然偏长，仍然存在工作行程短与运动稳定性不足等问题。

中国CN105150199A专利公开的“结构可调的三自由度并联机构”中，其揭示该结构可调的三自由度并联机构包括定平台、动平台和三个支链，每一个支链包括调节部件、立柱、移动副、转动副、连杆和球面副，调节部件由滑轨、滑块、镶条和螺钉组成，调节部件的滑轨水平安装在定平台上，滑轨与滑块下部的滑槽配合，立柱垂直安装在滑块上，移动副与立柱连接，移动副的轴线与定平台上平面垂直，移动副与转动副连接，转动副的轴线与定平台的上平面平行,连杆的一端连接于转动副与球面副之间，并以球面副安装至动平台上。

前述现有的结构可调的三自由度并联机构虽能产生类现有三角机器人的运动功能，但是，该三自由度并联机构并未对其分支连杆机构提出较佳的机构设计，导致其三个支链中，结合转动副与球面副连接于动平台与立柱之间的连杆必须直下倾斜延伸，导致带动动平台的连杆长度偏长，整体高度较大，且自输入驱动端至动平台的距离长，仍然存在工作行程短与运动稳定性不足等问题。

此外，在现有的并联式机器人中，还有一种如中国CN107139174A公开的“双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置”，该平面并联机构控制装置中揭示具有受控于控制单元的平面并联机构本体，该平面并联机构本体包括动平台、被动运动支链和两个平面五杆机构，每个平面五杆机构包括两个直接驱动旋转电机、两个主动杆和两个从动杆，被动运动支链包括轴承组件和两个被动杆，控制单元电性连接位于动平台上的三轴加速度传感器以及直接驱动旋转电机，其中以两个平面五杆机构作为主动运转支链，通过直接驱动旋转电机进行驱动。

前述现有的双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置中的平面并联机构本体虽能受控驱动其动平台运动，但是，其被动运动支链结合作为主动运动支链的两个平面五杆机构的整体组成，其主动杆与被动杆的枢接轴线皆平行于直接驱动旋转电机的轴线，故仅能提供驱动动平台于水平面方向的平面运动，无法驱动动平台产生三度空间运动功能，其适用的范围有限。而且，该平面并联机构本体必须使用五组连杆式运动支链共同执行，其整体连杆组成构较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种并联式三轴线性机器人，解决现有三角机器人、现有直角型并联机器人和现有三自由度并联机构等三者的分支连杆机构长度长，而致其工作行程短与运动稳定性不足等问题，同时解决现有以及现有双五杆机构驱动的平面并联机构无法提供驱动动平台产生三度空间运动功能等。

本发明所提出的技术解决方案是：提供一种并联式三轴线性机器人，其定义有一工作区间以及通过该工作区间的几何中心的一中心轴线，该并联式三轴线性机器人包括：

三驱动器，其分布设置于该中心轴线的外围；以及

一运动机构，其能为该三驱动器共同驱动，该运动机构包括一端效器以及三连杆组，该端效器的几何中心位于该工作区间中，该三连杆组相对于该中心轴线呈旋转对称且并联组接该端效器，每一所述连杆组能分别为其对应位置的一所述驱动器所驱动，使该端效器能被驱动于三度空间中线性运动，其中：

每一所述连杆组包括依序串联的一第一连杆、一第二连杆以及一第三连杆，该第一连杆的一端连接于对应位置的所述驱动器，该第一连杆的另一端结合一第一旋转接头枢接该第二连杆的一端，该第二连杆的另一端结合一第二旋转接头枢接该第三连杆的一端，该第三连杆的另一端结合一第三旋转接头枢接该端效器，该三连杆组分别带动该端效器的几何中心运动所产生的封闭状运动轨迹范围的交集为该工作区间；

该第一旋转接头与垂直于该中心轴线的一假想平面的夹角为锐角，该第一旋转接头、该第二旋转接头与该第三旋转接头相互平行，且该第一旋转接头与该第二旋转接头之间具有一第一中心距，该第二旋转接头与该第三旋转接头之间具有一第二中心距，该第一中心距等于该第二中心距。

如上所述的并联式三轴线性机器人中，所述驱动器各包括一主轴、一具有轴杆的伺服马达与一轮系传动组件，该三驱动器的主轴平行于该中心轴线且呈等角度分布设置于该中心轴线的外围，所述轮系传动组件连接于所述伺服马达的轴杆与所述主轴的一端，所述第一连杆具有一螺接套，所述主轴螺接于位置对应的所述第一连杆的螺接套中，每一所述驱动器能分别驱动位置对应的所述第一连杆于所述主轴上直线运动。

如上所述的并联式三轴线性机器人中，所述轮系传动组件为一时规皮带轮组。

如上所述的并联式三轴线性机器人中，该并联式三轴线性机器人还包括一基座，该基座包括三固定架板，每一所述固定架板分别组设一所述驱动器。

如上所述的并联式三轴线性机器人中，该三驱动器呈旋转对称地分布设置于一固定架上，该中心轴线通过该固定架的几何中心，所述驱动器各包括一具有轴杆的伺服马达与一驱动臂，所述伺服马达固定于该固定架，所述驱动臂的一端固接所述轴杆，所述驱动臂的另一端连接位置对应的所述第一连杆，每一所述驱动器的被驱动的驱动臂能摆动而带动位置对应的所述第一连杆呈平行于所述中心轴线方向运动。

如上所述的并联式三轴线性机器人中，该三驱动器相对于该中心轴线呈旋转对称地分布设置于一固定机构上，所述驱动器各包括一具有轴杆的伺服马达、一驱动臂以及一辅助臂，所述伺服马达固定于该固定机构，所述驱动臂的一端固接所述轴杆，所述驱动臂的另一端能旋转地连接位置对应的所述第一连杆，所述辅助臂与所述驱动臂平行排列，且所述辅助臂的一端能旋转地连接该固定机构,所述辅助臂的另一端能旋转地连接位置对应的所述第一连杆，每一所述驱动器的被驱动的驱动臂与所述辅助臂能一起摆动而带动位置对应的所述第一连杆呈平行于所述中心轴线方向运动。

如上所述的并联式三轴线性机器人中，所述第二连杆的两端于垂直该第一旋转接头方向的长度以及所述第三连杆的两端于垂直该第二旋转接头方向的长度两者中的一所述长度等于零，另一所述长度不等于零。

如上所述的并联式三轴线性机器人中，所述第二连杆两端于垂直该第一旋转接头方向的长度不等于零，且所述第三连杆两端于垂直该第二旋转接头方向的长度不等于零。

本发明可达成的有益功效至少包括以下功效：

1、缩减运动机构的整体高度，增加工作行程：本发明并联式三轴线机器人借其运动机构中，各连杆组包括依序串联的第一连杆、第二连杆与第三连杆，第三连杆枢接端效器，分别枢设于第一连杆、第二连杆、第三连杆及端效器之间的第一旋转接头、第二旋转接头与第三旋转接头相互平行，第一旋转接头、第二旋转接头与第三旋转接头均与垂直于中心轴线的假想平面的夹角为锐角，第一旋转接头与第二旋转接头之间的第一中心距等于第二旋转接头与第三旋转接头之间的第二中心距等整体构造的发明，使其在相同的端效器工作空间下，该并联式三轴线性机器人的运动机构整体能够呈现扁平化的构造，具有显著较小的高度，大约比现有三角机器人的整体高度的一半还小，也小于现有的直角型并联式机器人的整体高度，基于本发明并联式三轴线性机器人的运动机构具备较小的高度，可以节省空间。在相同高度的条件下，本发明并联式三轴线性机器人与现有的三角机器人或直角型并联式机器人相比，本发明并联式三轴线性机器人具有显著较大的工作行程。

2、速度及力量传输关系一致：本发明并联式三轴线性机器人能以雅可比矩阵(Jacobian matrix)作为向量分析控制，且三驱动器可以选用直线输入驱动或旋转输入驱动等方式驱动运动机构，使其雅可比矩阵为定值(直线输入驱动)或接近定值(旋转输入驱动)，使本发明并联式三轴线性机器人的端效器的运动速度及力量传输关系一致，本发明并联式三轴线性机器人的运动控制设计较为容易。

3、提高输出速度：承上所述，本发明并联式三轴线性机器人的运动机构的整体高度较小，自输入驱动端至端效器的距离短，且速度与力量传输关系一致，在相同输入速度条件下，本发明并联式三轴线性机器人的输出速度较快，约为现有三角机器人输出速度的两倍。

4、提高运动稳定性：本发明并联式三轴线性机器人的运动机构的连杆组的杆件数较少，且仅使用旋转接头作为枢接部件，因此，其整体的刚性较佳、耐磨耗度较佳、部件与部件之间的间隙较小，而且本发明并联式三轴线性机器人的运动机构通过创新的扁平化构造，使其整体高度较小，故能有效提高运动稳定性。

本发明并联式三轴线性机器人中，还可于该三驱动器相对于该中心轴线呈旋转对称地分布设置于一固定机构上，所述驱动器各包括具有轴杆的伺服马达、驱动臂以及辅助臂，伺服马达固定于固定机构，驱动臂的一端固接轴杆，驱动臂的另一端能旋转地连接位置对应的第一连杆，辅助臂与驱动臂平行排列，且辅助臂的一端能旋转地连接固定机构，辅助臂的另一端能旋转地连接位置对应的第一连杆，被驱动的驱动臂与辅助臂能一起摆动而带动位置对应的第一连杆运动，并借由驱动臂与辅助臂构成的平行连杆组，增进该三驱动器共同驱动运动机构线性运动时的平稳性。

附图说明

图1为本发明并联式三轴线性机器人的第一优选实施例的立体示意图。

图2为图1所示并联式三轴线性机器人第一优选实施例移除基座的固定架板后的立体示意图。

图3为图1所示并联式三轴线性机器人第一优选实施例的侧视平面示意图。

图4为图1所示并联式三轴线性机器人第一优选实施例的俯视平面示意图。

图5为本发明并联式三轴线性机器人第二优选实施例的立体示意图。

图6为图5所示并联式三轴线性机器人第二优选实施例的侧视平面示意图。

图7为图5所示并联式三轴线性机器人第二优选实施例的俯视平面示意图。

图8为本发明并联式三轴线性机器人的运动机构的俯视简图。

图9为本发明并联式三轴线性机器人的运动机构中的一连杆组与端效器的部分侧视简图。

图10为本发明并联式三轴线性机器人第三优选实施例的立体示意图。

图11为图10所示并联式三轴线性机器人第三优选实施例的不同视角的立体示意图。

图12为图10及图11所示并联式三轴线性机器人第三优选实施例的俯视平面示意图。

图13为图10及图11所示并联式三轴线性机器人第三优选实施例的仰视平面示意图。

图14为图10及图11所示并联式三轴线性机器人第三优选实施例的侧视平面示意图。

图15为图10及图11所示并联式三轴线性机器人第三优选实施例局部立体示意图。

图16为图14不同视角度的立体示意图。

附图标记说明：

O:中心轴线

W:工作区间

1A:驱动器

10A:主轴

11A:伺服马达

12A:轮系传动组件

13A:基座

131A:固定架板

1B:驱动器

10B:固定架

11B:伺服马达

111B:轴杆

12B:驱动臂

1C:驱动器

10C:固定架

11C:伺服马达

111C:轴杆

12C:驱动臂

121C:轴承

13C:固定机构

131C:固定座

14C:辅助臂

141C:轴承

2:运动机构

20:端效器

C:端效器的几何中心

30:连杆组

31:第一连杆

32:第二连杆

33:第三连杆

34:第一旋转接头

35:第二旋转接头

36:第三旋转接头

rp:主轴相对于中心轴线的距离

d1:第一旋转接头相对于通过中心轴线的y轴向法线的距离

d2:第一旋转接头相对于通过中心轴线的x轴向法线的距离

d3:第一中心距

d4:第二中心距

L1:第二连杆的两端于垂直第一旋转接头方向的长度

L2:第三连杆的两端于垂直第二旋转接头方向的长度

P:垂直于中心轴线的假想平面

β:第一旋转接头与垂直于中心轴线的假想平面的夹角。

具体实施方式

以下配合附图及本发明的优选实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

如图1、图5及图10所示，其揭示本发明并联式三轴线性机器人的三种优选实施例，由该些附图中可以见及，所述并联式三轴线性机器人定义有一工作区间W(workspace)以及通过该工作区间W的几何中心的一中心轴线O，并包括有三驱动器1A、1B、1C以及一运动机构2。

如图1、图5及图10所示，该三驱动器1A、1B、1C分布设置于该中心轴线O的外围，由该三驱动器1A、1B、1C以直线或旋转方式输入驱动力量。该三驱动器1A、1B、1C至少可以图1、图5及图10所示的三种优选实施例予以实现。

如图1、图3至图4所示的第一优选实施例，每一所述驱动器1A各包括一主轴10A、一伺服马达11A与一轮系传动组件12A，请配合参看图8及图9所示，该三驱动器1A的主轴10A平行于该中心轴线O且呈等角度分布设置于该中心轴线O的外围，即每一主轴10A相对于该中心轴线O具有一距离rp(rp≠0)，所述伺服马达11A位于所述主轴10A的侧边，并具有一轴杆，所述轮系传动组件12A连接于所述伺服马达11A的轴杆与所述主轴10A的一端，以所述主轴10A连接该运动机构2，该三驱动器1A能以直线方式输入驱动力量，使三所述驱动器1A能共同驱动该运动机构2线性运动，所述轮系传动组件12A可以选用时规皮带轮组、齿轮组或是其他等效的轮系传动组件。

如图1、图3及图4所示的第一优选实施例中，该并联式三轴线性机器人还包括一基座13A，该基座13A包括三固定架板131A，每一固定架板131A分别组设一所述驱动器1A。

如图5至图7所示的第二优选实施例，该三驱动器1B呈旋转对称地分布设置于一固定架10B上，该中心轴线O通过该固定架10B的几何中心，每一所述驱动器1B各包括一伺服马达11B与一驱动臂12B，所述伺服马达11B固定于该固定架10B，且所述伺服马达11B各具有一轴杆111B，所述驱动臂12B的一端固接所述伺服马达11B的轴杆111B，所述驱动臂12B的另一端用于连接该运动机构2，该三驱动器1B能以旋转方式输入驱动力量，使三所述驱动器1B能共同驱动该运动机构2产生线性运动。

如图10至图16所示的第三优选实施例，该三驱动器1C呈旋转对称地分布设置于一固定机构13C上，该固定机构13C可为单一构件，或是该固定机构13C包括三固定座131C，每一固定座131C分别组设一所述驱动器1C。

每一所述驱动器1C各包括一伺服马达11C、一驱动臂12C以及一辅助臂14C，所述伺服马达11C固定于该固定座131C，且所述伺服马达11C各具有一轴杆111C，所述驱动臂12C的一端固接所述伺服马达11C的轴杆111C，所述驱动臂12C的另一端用于连接该运动机构2，所述辅助臂14C与所述驱动臂12C平行排列，且所述辅助臂14C的一端能旋转地连接该固定机构13C,所述辅助臂14C的另一端用于连接该运动机构2，该三驱动器1C能以旋转方式输入驱动力量，使三所述驱动器1C能共同驱动该运动机构2产生线性运动，并通过驱动臂12C与辅助臂14C构成的平行连杆组，增进三所述驱动器1C共同驱动该运动机构2线性运动时的平稳性。

如图1至图4、图5至图7及图10至图11所示，该运动机构2能为该三驱动器1A、1B、1C共同驱动，该运动机构2包括一端效器20以及三连杆组30，该端效器20的几何中心C位于该工作区间W中，该三连杆组30相对于该中心轴线O呈旋转对称且并联组接该端效器20，每一所述连杆组30能分别为其对应位置的一所述驱动器1A、1B、1C所驱动，使该端效器20能被驱动于三度空间中线性运动。

如图1至图4、图5至图7、图10至图11，结合图8至图9所示，前述运动机构2中，每一所述连杆组30包括依序串联的一第一连杆31、一第二连杆32以及一第三连杆33，该第一连杆31的一端连接于对应位置的所述驱动器1A、1B、1C，该第一连杆31的另一端结合一第一旋转接头34枢接该第二连杆32的一端，该第二连杆32的另一端结合一第二旋转接头35枢接该第三连杆33的一端，该第三连杆33的另一端结合一第三旋转接头36枢接该端效器20，该第一旋转接头34、该第二旋转接头35与该第三旋转接头36三者皆为单一旋转中心轴的旋转部件，例如：轴承等，且该第一旋转接头34、该第二旋转接头35与该第三旋转接头36三者的旋转中心轴相互平行，该三连杆组分别带动该端效器20的几何中心C运动所产生的封闭状运动轨迹范围的交集为该工作区间W。

如图8及图9所示，前述中，该第一旋转接头34与垂直于该中心轴线O的一假想平面P的夹角β为锐角，该第一旋转接头34相对于通过中心轴线O的y轴向法线具有一距离d1，且该第一旋转接头34相对于通过中心轴线O的x轴向法线具有一距离d2，且该第一旋转接头34与该第二旋转接头35之间具有一第一中心距d3，该第二旋转接头35与该第三旋转接头36之间具有一第二中心距d4，该第一中心距d3等于该第二中心距d4。

如图1至图4所示的第一优选实施例，当所述驱动器1A为包括主轴10A、具有轴杆的伺服马达11A与轮系传动组件12A的优选实施例时，每一所述第一连杆31具有一螺接套，所述主轴10A外周面具有螺纹且螺接于位置对应的所述第一连杆31的螺接套中，每一所述驱动器1A能分别驱动位置对应的所述第一连杆31于所述主轴10A上直线运动。

如图5至图7所示的第二优选实施例，当该三驱动器1B呈旋转对称地分布设置于固定架10B上，且所述驱动器1B各包括具有轴杆111B的伺服马达11B与驱动臂12B时，所述驱动臂12B的一端固接所述轴杆111B，所述驱动臂12B的另一端连接位置对应的所述第一连杆31，每一所述驱动器1B的驱动臂12B能摆动而带动位置对应的所述第一连杆31呈平行于所述中心轴线O方向运动。

如图10至图16所示的第三优选实施例，当该三驱动器1C相对于该中心轴线O呈旋转对称地分布设置于固定机构13C上，所述驱动器1C各包括具有轴杆111C的伺服马达11C、驱动臂12C以及辅助臂14C的优选实施例时，所述伺服马达11C固定于该固定机构13C的固定座131C，所述驱动臂12C的一端固接所述轴杆111C，所述驱动臂12C的另一端能旋转地连接位置对应的所述第一连杆31，所述辅助臂14C与所述驱动臂12C平行排列，且所述辅助臂14C的一端能旋转地连接该固定机构13C的固定座131C,所述辅助臂14C的另一端能旋转地连接位置对应的所述第一连杆31，每一所述驱动器1C的被驱动的驱动臂12C与所述辅助臂14C能一起摆动而带动位置对应的所述第一连杆31呈平行于所述中心轴线O方向运动。

前述优选实施例中，所述驱动臂12C的另一端结合轴承121C连接位置对应的所述第一连杆31，所述辅助臂14C的一端结合轴承141C旋转地连接该固定机构13C的固定座131C，所述辅助臂14C的另一端结合轴承141C旋转地连接位置对应的所述第一连杆31，借由驱动臂12C与辅助臂14C构成的平行连杆组，纵使所述轴承121C、141C的尺寸公差而导致轴承内部的元件之间具有间隙时，仍能通过辅助臂14C对驱动臂12C的辅助，而能以协调的运动方式来维持驱动器1C带动该运动机构2线性运动时的平稳性。

关于本发明并联式三轴线性机器人的动作方式，如图3至图4、图6至图7、图10至图11以及图8、图9所示，该并联式三轴线性机器人能通过雅可比矩阵(Jacobian matrix)作为向量分析控制，进而分别控制该三驱动器1A、1B、1C分别以直线输入驱动(如图1所示的第一优选实施例)或旋转输入驱动(如图5所示第二优选实施例、图10所示的第三优选实施例)等方式驱动该运动机构2的三组连杆组30，进而由该运动机构2的三组连杆组30共同驱动端效器20于三度空间中线性运动。所述雅可比矩阵(Jacobian matrix)是属现有技术，于此不再赘述。

由前述说明可知，本发明并联式三轴线性机器人主要利用其运动机构的三连杆组为依序串联的第一连杆、第二连杆以及第三连杆的组合构造，连接于第一连杆与第二连杆之间的第一旋转接头、连接于第二连杆与第三连杆之间的第二旋转接头、以及连接于第三连杆与端效器之间的第三旋转接头皆为单一旋转中心轴的旋转部件，第一旋转接头、第二旋转接头与第三旋转接头均与垂直于中心轴线的假想平面的夹角为锐角，第一旋转接头、第二旋转接头与第三旋转接头三者的旋转中心轴线相互平行，且第一旋转接头与第二旋转接头之间的第一中心距等于第二旋转接头与第三旋转接头之间的第二中心距等，使该运动机构的整体构造得以产生扁平化的型态。

通过前述整体性机构发明，使本发明并联式三轴线性机器人能利用已知的雅可比矩阵(Jacobian matrix)作为向量分析控制，三驱动器可以选用直线输入驱动或旋转输入驱动等方式驱动运动机构，使雅可比矩阵为定值(直线输入驱动)或接近定值(旋转输入驱动)，使本发明并联式三轴线性机器人的端效器的运动速度及力量传输关系一致，本发明并联式三轴线性机器人的运动控制设计较为容易。

另一方面，本发明并联式三轴线性机器人利用前述整体性机构发明，使其能够有效地缩减运动机构的整体高度，增加工作行程。一般而言，在相同的端效器的工作区间条件下，本发明并联式三轴线性机器人的运动机构大约为现有三角机器人的整体高度的一半还小，且进一步通过运动机构具备较小的高度的特点，使其可以节省空间，同时，在工作区间相同高度的条件下，本发明并联式三轴线性机器人与现有的三角机器人相比，本发明并联式三轴线性机器人具有较大的工作行程。

其次，因本发明并联式三轴线性机器人的扁平化运动机构的整体高度较小，自输入驱动端至输出的端效器的距离较短，且速度与力量传输关系一致，在相同输入速度条件下，本发明并联式三轴线性机器人的输出速度较快，约为现有三角机器人输出速度的二倍。而且，本发明并联式三轴线性机器人的运动机构的连杆组杆件数较少，且仅使用旋转接头作为枢接部件，其整体的刚性较佳、耐磨耗度较佳、部件与部件之间的间隙较小，而且扁平化的运动机构的整体高度较小，故能有效提高运动稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种并联式三轴线性机器人，其特征在于，其定义有一工作区间以及通过该工作区间的几何中心的一中心轴线，该并联式三轴线性机器人包括：

三驱动器，其分布设置于该中心轴线的外围；以及

一运动机构，其能为该三驱动器共同驱动，该运动机构包括一端效器以及三连杆组，该端效器的几何中心位于该工作区间中，该三连杆组相对于该中心轴线呈旋转对称且并联组接该端效器，每一所述连杆组能分别为其对应位置的一所述驱动器所驱动，使该端效器能被驱动于三度空间中线性运动，其中：

每一所述连杆组包括依序串联的一第一连杆、一第二连杆以及一第三连杆，该第一连杆的一端连接于对应位置的所述驱动器，该第一连杆的另一端结合一第一旋转接头枢接该第二连杆的一端，该第二连杆的另一端结合一第二旋转接头枢接该第三连杆的一端，该第三连杆的另一端结合一第三旋转接头枢接该端效器，该三连杆组分别带动该端效器的几何中心运动所产生的封闭状运动轨迹范围的交集为该工作区间；

该第一旋转接头与垂直于该中心轴线的一假想平面的夹角为锐角，该第一旋转接头、该第二旋转接头与该第三旋转接头相互平行，且该第一旋转接头与该第二旋转接头之间具有一第一中心距，该第二旋转接头与该第三旋转接头之间具有一第二中心距，该第一中心距等于该第二中心距。

2.根据权利要求1所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，所述驱动器各包括一主轴、一具有轴杆的伺服马达与一轮系传动组件，该三驱动器的主轴平行于该中心轴线且呈等角度分布设置于该中心轴线的外围，所述轮系传动组件连接于所述伺服马达的轴杆与所述主轴的一端，所述第一连杆具有一螺接套，所述主轴螺接于位置对应的所述第一连杆的螺接套中，每一所述驱动器能分别驱动位置对应的所述第一连杆于所述主轴上直线运动。

3.根据权利要求2所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，所述轮系传动组件为一时规皮带轮组。

4.根据权利要求3所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，该并联式三轴线性机器人还包括一基座，该基座包括三固定架板，每一所述固定架板分别组设一所述驱动器。

5.根据权利要求1所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，该三驱动器呈旋转对称地分布设置于一固定架上，该中心轴线通过该固定架的几何中心，所述驱动器各包括一具有轴杆的伺服马达与一驱动臂，所述伺服马达固定于该固定架，所述驱动臂的一端固接所述轴杆，所述驱动臂的另一端连接位置对应的所述第一连杆，每一所述驱动器的被驱动的驱动臂能摆动而带动位置对应的所述第一连杆呈平行于所述中心轴线方向运动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，该三驱动器相对于该中心轴线呈旋转对称地分布设置于一固定机构上，所述驱动器各包括一具有轴杆的伺服马达、一驱动臂以及一辅助臂，所述伺服马达固定于该固定机构，所述驱动臂的一端固接所述轴杆，所述驱动臂的另一端能旋转地连接位置对应的所述第一连杆，所述辅助臂与所述驱动臂平行排列，且所述辅助臂的一端能旋转地连接该固定机构，所述辅助臂的另一端能旋转地连接位置对应的所述第一连杆，每一所述驱动器的被驱动的驱动臂与所述辅助臂能一起摆动而带动位置对应的所述第一连杆呈平行于所述中心轴线方向运动。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，所述第二连杆的两端于垂直该第一旋转接头方向的长度以及所述第三连杆的两端于垂直该第二旋转接头方向的长度两者中的一所述长度等于零，另一所述长度不等于零。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，所述第二连杆两端于垂直该第一旋转接头方向的长度不等于零，且所述第三连杆两端于垂直该第二旋转接头方向的长度不等于零。

9.根据权利要求6所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，所述第二连杆的两端于垂直该第一旋转接头方向的长度以及所述第三连杆的两端于垂直该第二旋转接头方向的长度两者中的一所述长度等于零，另一所述长度不等于零。

10.根据权利要求6所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，所述第二连杆两端于垂直该第一旋转接头方向的长度不等于零，且所述第三连杆两端于垂直该第二旋转接头方向的长度不等于零。

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