CN114227649B - 一种三移两转五自由度并联驱动机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械技术领域，具体涉及一种三移两转五自由度并联驱动机器人，静平台用于与机架固定连接，并安装驱动机构；执行机构包括两个第二连杆，第二连杆的下端通过转动副连接有第三连杆，第三连杆的下端连接有连杆机构，连杆机构包括第四连杆、第八连杆以及通过转动副连接在第四连杆两端的第五连杆和第六连杆，第五连杆和第六连杆的下端通过转动副与第七连杆连接，两个连杆机构分别连接在第七连杆的左右两侧，第七连杆的中部通过转动副与动平台连接，第八连杆的两端分别通过转动副与第五连杆和第六连杆连接；动平台的底部用于安装末端执行器。本发明可实现空间内三维移动和二维转动，结构紧凑、控制灵活、刚度高，适用于精密操作、加工等领域。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，具体涉及一种三移两转五自由度并联驱动机器人。
背景技术
机构是机械装备的骨架，是实现基本功能的执行器，是完成既定任务的主体，是决定装备作业性能的关键所在。由于被加工工件的复杂度越来越高，对机械装备的功能、性能提出更高、更严格的要求。单一的串联式结构越发难满足工业现场的需求，现代机构的设计已经逐渐成为高端制造装备创新的关键。并联机构作为机构家族的一个重要分支，自从20世纪诞生以来，由于其独特的结构、运动及力学特性，极大地促进了装备制造业的发展。基于并联机构的加工装备更是学术界和工业界研究和需求的热点，但相关技术中的机器人仍存在一些问题需要解决，如工作空间较小、转角受限等。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种三移两转五自由度并联驱动机器人。
为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：
一种三移两转五自由度并联驱动机器人，包括静平台、驱动机构、执行机构和动平台；
所述静平台用于与机架固定连接，并安装驱动机构；
所述驱动机构包括第一驱动分支和第二驱动分支，所述第一驱动分支包括第一伸缩驱动装置、第一旋转驱动装置和第一连杆，所述第一伸缩驱动装置有两个，两个所述第一伸缩驱动装置的上端分别通过转动副连接在静平台的左右两端，所述第一伸缩驱动装置的另一端通过转动副与第二连杆的中部连接，所述第一旋转驱动装置固定安装在静平台的中部，所述第一连杆的上端通过转动副与静平台连接，所述第一旋转驱动装置的输出轴与第一连杆的上端固定连接，用于带动第一连杆旋转，所述第一连杆的下端通过转动副与两个第二连杆的上端连接，所述第二驱动分支包括两个第二伸缩驱动装置，两个所述第二伸缩驱动装置的上端分别通过虎克铰连接在静平台的前后两端，两个所述第二伸缩驱动装置的下端通过转动副连接在一起，在其中一个所述第二伸缩驱动装置的下端设置有延伸部，且所述延伸部通过虎克铰与动平台连接；
所述执行机构包括两个第二连杆，所述第二连杆的下端通过转动副连接有第三连杆，所述第三连杆的下端连接有连杆机构，所述连杆机构包括第四连杆、第八连杆以及通过转动副连接在第四连杆两端的第五连杆和第六连杆，所述第四连杆的中部通过虎克铰与第三连杆的下端连接，所述第五连杆和第六连杆的下端通过转动副与第七连杆连接，两个所述连杆机构分别连接在第七连杆的左右两侧，且所述第四连杆、第五连杆、第六连杆和第七连杆之间构成平行四边形连杆机构，所述第七连杆的中部通过转动副与动平台连接，所述第八连杆的两端分别通过转动副与第五连杆和第六连杆连接，且所述第八连杆与第四连杆、第五连杆均不平行；
所述动平台的底部用于安装末端执行器。
进一步，所述第一驱动分支中所有转动副的轴线以及第二连杆上转动副的轴线均相互平行。
再进一步，两个所述第二伸缩驱动装置上端虎克铰中心之间的连线垂直于所述第一驱动分支所在的平面。
更进一步，所述第一伸缩驱动装置和第二伸缩驱动装置均为电动伸缩缸，所述第一旋转驱动装置为驱动电机。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明可实现空间内三维移动和二维转动，结构紧凑、控制灵活、刚度高，适用于精密操作、加工等领域。相比传统的并联机器人，本发明的机器人由执行机构和驱动机构组成，其中执行机构为被动机构，其上不含驱动元器件，具有动力学特性好，可实现较大的工作空间等特点；驱动机构由多分支并行组成，可实现较大承载。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的正视图；
图中，静平台—1、第一伸缩驱动装置—2、第一旋转驱动装置—3、第一连杆—4、第二伸缩驱动装置—5、第二连杆—6、第三连杆—7、第四连杆—8、第五连杆—9、第六连杆—10、第七连杆—11、第八连杆—12、动平台—13。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。
如图1、图2所示，一种三移两转五自由度并联驱动机器人，包括静平台1、驱动机构、执行机构和动平台13；
所述静平台1用于与机架固定连接，并安装驱动机构；
所述驱动机构包括第一驱动分支和第二驱动分支，所述第一驱动分支包括第一伸缩驱动装置2、第一旋转驱动装置3和第一连杆4，所述第一伸缩驱动装置2有两个，两个所述第一伸缩驱动装置2的上端分别通过转动副连接在静平台1的左右两端，所述第一伸缩驱动装置2的另一端通过转动副与第二连杆6的中部连接，所述第一旋转驱动装置3固定安装在静平台1的中部，所述第一连杆4的上端通过转动副与静平台1连接，所述第一旋转驱动装置3的输出轴与第一连杆4的上端固定连接，用于带动第一连杆4旋转，所述第一连杆4的下端通过转动副与两个第二连杆6的上端连接，所述第二驱动分支包括两个第二伸缩驱动装置5，两个所述第二伸缩驱动装置5的上端分别通过虎克铰连接在静平台1的前后两端，两个所述第二伸缩驱动装置5的下端通过转动副连接在一起，在其中一个所述第二伸缩驱动装置5的下端设置有延伸部，且所述延伸部通过虎克铰与动平台13连接，两个所述第二伸缩驱动装置5上端虎克铰中心之间的连线垂直于所述第一驱动分支所在的平面，所述第一驱动分支中所有转动副的轴线以及第二连杆6上转动副的轴线均相互平行；
所述执行机构包括两个第二连杆6，所述第二连杆6的下端通过转动副连接有第三连杆7，所述第三连杆7的下端连接有连杆机构，所述连杆机构包括第四连杆8、第八连杆12以及通过转动副连接在第四连杆8两端的第五连杆9和第六连杆10，所述第四连杆8的中部通过虎克铰与第三连杆7的下端连接，所述第五连杆9和第六连杆10的下端通过转动副与第七连杆11连接，两个所述连杆机构分别连接在第七连杆11的左右两侧，且所述第四连杆8、第五连杆9、第六连杆10和第七连杆11之间构成平行四边形连杆机构，所述第七连杆11的中部通过转动副与动平台13连接，所述第八连杆12的两端分别通过转动副与第五连杆9和第六连杆10连接，且所述第八连杆12与第四连杆8、第五连杆9均不平行；
所述动平台13的底部用于安装末端执行器。
上述实施例中，所述第一伸缩驱动装置2和第二伸缩驱动装置5均为电动伸缩缸，所述第一旋转驱动装置3为驱动电机。
以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种三移两转五自由度并联驱动机器人，其特征在于：包括静平台（1）、驱动机构、执行机构和动平台（13）；
所述静平台（1）用于与机架固定连接，并安装驱动机构；
所述驱动机构包括第一驱动分支和第二驱动分支，所述第一驱动分支包括第一伸缩驱动装置（2）、第一旋转驱动装置（3）和第一连杆（4），所述第一伸缩驱动装置（2）有两个，两个所述第一伸缩驱动装置（2）的上端分别通过转动副连接在静平台（1）的左右两端，所述第一伸缩驱动装置（2）的另一端通过转动副与第二连杆（6）的中部连接，所述第一旋转驱动装置（3）固定安装在静平台（1）的中部，所述第一连杆（4）的上端通过转动副与静平台（1）连接，所述第一旋转驱动装置（3）的输出轴与第一连杆（4）的上端固定连接，用于带动第一连杆（4）旋转，所述第一连杆（4）的下端通过转动副与两个第二连杆（6）的上端连接，所述第一驱动分支中所有转动副的轴线以及第二连杆（6）上转动副的轴线均相互平行，所述第二驱动分支包括两个第二伸缩驱动装置（5），两个所述第二伸缩驱动装置（5）的上端分别通过虎克铰连接在静平台（1）的前后两端，两个所述第二伸缩驱动装置（5）的下端通过转动副连接在一起，在其中一个所述第二伸缩驱动装置（5）的下端设置有延伸部，且所述延伸部通过虎克铰与动平台（13）连接；
所述执行机构包括两个第二连杆（6），所述第二连杆（6）的下端通过转动副连接有第三连杆（7），所述第三连杆（7）的下端连接有连杆机构，所述连杆机构包括第四连杆（8）、第八连杆（12）以及通过转动副连接在第四连杆（8）两端的第五连杆（9）和第六连杆（10），所述第四连杆（8）的中部通过虎克铰与第三连杆（7）的下端连接，所述第五连杆（9）和第六连杆（10）的下端通过转动副与第七连杆（11）连接，两个所述连杆机构分别连接在第七连杆（11）的左右两侧，且所述第四连杆（8）、第五连杆（9）、第六连杆（10）和第七连杆（11）之间构成平行四边形连杆机构，所述第七连杆（11）的中部通过转动副与动平台（13）连接，所述第八连杆（12）的两端分别通过转动副与第五连杆（9）和第六连杆（10）连接，且所述第八连杆（12）与第四连杆（8）、第五连杆（9）均不平行；
所述动平台（13）的底部用于安装末端执行器。
2.根据权利要求1所述的一种三移两转五自由度并联驱动机器人，其特征在于：两个所述第二伸缩驱动装置（5）上端虎克铰中心之间的连线垂直于所述第一驱动分支所在的平面。
3.根据权利要求1所述的一种三移两转五自由度并联驱动机器人，其特征在于：所述第一伸缩驱动装置（2）和第二伸缩驱动装置（5）均为电动伸缩缸，所述第一旋转驱动装置（3）为驱动电机。
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