CN117001645A - 一种二自由度平面并联机器人机构 - Google Patents
一种二自由度平面并联机器人机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117001645A CN117001645A CN202311218082.2A CN202311218082A CN117001645A CN 117001645 A CN117001645 A CN 117001645A CN 202311218082 A CN202311218082 A CN 202311218082A CN 117001645 A CN117001645 A CN 117001645A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- branched chain
- motor
- movable platform
- base
- main
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 48
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base
- B25J9/0048—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base with kinematics chains of the type rotary-rotary-rotary
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二自由度平面并联机器人机构,包括基座,所述基座用于安装第一电机、第二电机,第一电机的输出端通过第一主支链与动平台连接,第二电机的输出端通过第二主支链与动平台连接,安装在第一主支链和第二主支链之间的被动支链用于连接基座、动平台;其中,第一主支链、第二主支链、被动支链位于同一平面。本发明通过电机驱动主动臂转动来实现动平台的运动,同时采用简单的平行四边形结构作为被动支链来连接基座与动平台,既约束了动平台的转动自由度,又提高了本机器人机构的运行精度;被动支链安装于第一主动支链和第二主动支链中间位置,且位于同一平面上,既节省了整个机器人机构所占用的空间,又能使两条主动支链的动力学特性具有对称性;可在基座上方安装水平进给机构或旋转机构,进一步提高本机器人机构工作空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种二自由度平面并联机器人机构,属于工业机器人技术领域。
背景技术
目前常见的并联机器人有Stewart并联机构和Delta并联机器人,Stewart并联机构多用于飞行模拟器、汽车测试台、雷达天线等领域,该机构显著特点是动平台位于基座上方,两者通过六个分支相连,并利用移动副作为动力输出来改变各分支长度和角度,以此来控制动平台的运动。Delta并联机器人多用于货物分拣、包装等领域,其动平台位于基座下方,两者通过三或四条支链相连,并利用转动副作为动力输出来控制动平台。然而,在轻工、医药和食品等自动化生产流水线上,常常需要一个高速度、高精度的机械手来完成加工、分拣等可以在一个平面内完成的工作,此时,像上述的空间机器人结构显得冗余且复杂。
发明内容
本发明提供了一种二自由度平面并联机器人机构,该机构通过电机驱动主动臂转动来实现动平台的运动,同时采用被动支链来约束动平台在运行时的转动,从而来保持动平台的姿态稳定性。
本发明的技术方案是:一种二自由度平面并联机器人机构,包括基座,所述基座用于安装第一电机10、第二电机14,第一电机10的输出端通过第一主支链与动平台6连接,第二电机14的输出端通过第二主支链与动平台6连接,安装在第一主支链和第二主支链之间的被动支链用于连接基座、动平台6;其中,第一主支链、第二主支链、被动支链位于同一平面。
所述基座由基板1、第一减速器安装法兰11、第二减速器安装法兰12、导轨3构成,基板1上用于安装第一减速器安装法兰11、第二减速器安装法兰12、导轨3,位于第一减速器安装法兰11、第二减速器安装法兰12之间的导轨3用于与被动支链移动配合,第一减速器安装法兰11一侧用于固定第一减速器9,第二减速器安装法兰12上与第一减速器安装法兰11安装第一减速器9呈相对的一侧用于固定第二减速器13,通过第一减速器9连接第一电机10、第一主动链,通过第二减速器13连接第二电机14、第二主动链。
所述第一主支链和第二主支链结构相同,以第一主动链进行描述,包括第一从动臂7、第一主动臂8,第一电机10的输出端通过第一主动臂8与第一从动臂7一端转动连接,第一从动臂7另一端通过转动副与动平台6连接。
所述被动支链包括滑块2、第一辅助连杆4、第二辅助连杆5;滑块2、第一辅助连杆4、第二辅助连杆5与动平台6呈平行四边行结构,滑块2与基座中基板1上的导轨3滑动配合,安装在滑块2两侧的第一辅助连杆4、第二辅助连杆5一端与滑块2通过转动副连接,第一辅助连杆4、第二辅助连杆5另一端与动平台6通过转动副连接。
本发明的有益效果是:本发明通过电机驱动主动臂转动来实现动平台的运动,同时采用简单的平行四边形结构作为被动支链来连接基座与动平台,既约束了动平台的转动自由度,又提高了本机器人机构的运行精度;被动支链安装于第一主动支链和第二主动支链中间位置,且位于同一平面上,既节省了整个机器人机构所占用的空间,又能使两条主动支链的动力学特性具有对称性;可在基座上方安装水平进给机构或旋转机构,进一步提高本机器人机构工作空间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的使用状态示意图;
图3是主动臂的结构示意图;
图4是本发明机构简图;
图中各标号为:1-基板、2-滑块、3-导轨、4-第一辅助连杆、5-第二辅助连杆、6-动平台、7-第一从动臂、8-第一主动臂、9-第一减速器、10-第一电机、11-第一减速器安装法兰、12-第二减速器安装法兰、13-第二减速器、14-第二电机、15-第二主动臂、16-第二从动臂。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对发明作进一步的说明,但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1:如图1-4所示,一种二自由度平面并联机器人机构,包括基座,所述基座用于安装第一电机10、第二电机14,第一电机10的输出端通过第一主支链与动平台6连接,第二电机14的输出端通过第二主支链与动平台6连接,安装在第一主支链和第二主支链之间的被动支链用于连接基座、动平台6;其中,第一主支链、第二主支链、被动支链位于同一平面,该平面为动平台的工作面。
进一步地,所述基座由基板1、第一减速器安装法兰11、第二减速器安装法兰12、导轨3构成,基板1上用于安装第一减速器安装法兰11、第二减速器安装法兰12、导轨3,位于第一减速器安装法兰11、第二减速器安装法兰12之间的导轨3用于与被动支链移动配合,第一减速器安装法兰11一侧用于固定第一减速器9,第二减速器安装法兰12上与第一减速器安装法兰11安装第一减速器9呈相对的一侧用于固定第二减速器13,通过第一减速器9连接第一电机10、第一主动链,通过第二减速器13连接第二电机14、第二主动链。
进一步地,所述第一主支链和第二主支链结构相同,以第一主动链进行描述,包括第一从动臂7、第一主动臂8,第一电机10的输出端通过第一主动臂8与第一从动臂7一端转动连接,第一从动臂7另一端通过转动副与动平台6连接。同理,第二主动链包括第二主动臂15、第二从动臂16,第二电机14的输出端通过第二主动臂15与第二从动臂16一端转动连接。第二从动臂16另一端通过转动副与动平台6连接。
进一步地,所述被动支链包括滑块2、第一辅助连杆4、第二辅助连杆5;滑块2、第一辅助连杆4、第二辅助连杆5与动平台6呈平行四边行结构,滑块2与基座中基板1上的导轨3滑动配合,安装在滑块2两侧的第一辅助连杆4、第二辅助连杆5一端与滑块2通过转动副连接,第一辅助连杆4、第二辅助连杆5另一端与动平台6通过转动副连接。
通过基座起固定和支撑的作用,即其它部件都直接或间接安装在基座上;减速器安装法兰用于固定减速器,电机通过减速器与主动臂相连,两个电机呈相对布置,在平衡机器人的同时不影响机器人的运动,通过电机驱动直接控制主动臂角位移,间接控制动平台位移,其中,第一主动支链和第二主动支链,用于连接基座和动平台并控制动平台的移动,被动支链,用于约束动平台的转动;另外,可根据具体工作环境选择合适的减速器和电机型号;减速器用于改变电机输出端扭矩和角速度等参数,并将动力传递给主动臂,驱动主动臂旋转,且电机、减速器、主动臂旋转轴共线;主动臂通过转动副分别与从动臂一端相连,从动臂另一端通过转动副分别与动平台的两端相连,辅助连杆与滑块、动平台均通过转动副相连,上述各转动副轴线均相互平行且垂直于支链所在平面,以便于更好地预测动平台的位置,也可以使动平台运行更稳定,精度更高。
如图2所示,当第一电机10和/或第二电机14驱动使主动臂角度发生改变时,第一主动支链和/或第二主动支链状态发生改变(如:当第一主动臂8顺时针转动时,动平台6向左下方移动,当其逆时针转动时,动平台6向右上方移动;当第二主动臂15顺时针转动时,动平台6向左上方移动,当其逆时针转动时,动平台6向右下方移动。通过电机来控制主动臂的转动角度,从而达到对动平台位置的精细控制),从而使得动平台的位置发生改变,此时,动平台通过辅助连杆带动滑块2在导轨3上做直线运动,滑块2、辅助连杆和动平台6始终保持平行四边形结构,而滑块2因为导轨3的限制而始终处于水平位置,进一步,与其相互平行的动平台6亦始终处于水平状态,从而达到了约束动平台6转动自由度的目的;动平台6下方可安装吸盘或机械手,用于拾放货物;本发明中,第一主动支链、第二主动支链和被动支链位于同一平面,且机器人机构在运行时该平面不会发生改变,动平台6亦只在此平面上移动;第一主动支链和第二主动支链有动力输入,主动控制动平台移动,被动支链无动力输入,跟随主动支链做规则运动。
应用上述技术方案可知,本发明采用平行四边形结构作为被动支链来连接基座与动平台,既约束了动平台的转动自由度,又提高了本机器人机构的运行精度;被动支链安装于第一主动支链和第二主动支链中间位置,且位于同一平面上,既节省了整个机器人机构所占用的空间,又能使两条主动支链的动力学特性具有对称性。同时,本发明可在基座1上方加装水平进给机构或旋转机构,从而使得动平台6实现空间内的移动和转动,以适应不同的工作场景。
二自由度平面并联机器人机构简图如图4所示,在基座中点建立系统坐标系O-xyz,将动平台视为质点P,主动臂BiCi的长度为l1,从动臂CiP的长度为l2,R为坐标原点到Bi的距离,θi为主动臂与x轴夹角,其中i=1、2,设动平台P点坐标为(x0,y0);其中,Bi表示主动臂靠近电机端的旋转中心点,i取1表示第一主支链中的主动臂,i取2表示第二主支链的主动臂、第一主支链、第二主支链尺寸相同。
根据上图可知各点在坐标系O-xyz下的位置矢量为:[B1]=[-R 0]T,[B2]=[R 0]T,[C1]=[-R-l1cosθ1-l1sinθ1]T,[C2]=[R+l1cosθ2-l1sinθ2]T。因为 因此建立如下方程组:
求解可得机器人逆运动学模型为:
正运动学模型为:
式中:
K1=K2=-2l1yo;D1=2l1(R-xo);D2=2l1(R+xo);
A=2R+l1(cosθ1+cosθ2);M=l1(sinθ1-sinθ2);J=-Rl1(cosθ1-cosθ2);
通过本发明的机构构建的上述正运动学模型,可以依据给出的机器人2个电机的转动角度,求解末端动平台所对应各个点的坐标值。并进一步地,依据构建的逆运动学模型,可以依据给出的机器人末端动平台的各个位置点坐标,求解2个电机的转动角度。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (4)
1.一种二自由度平面并联机器人机构,其特征在于,包括基座,所述基座用于安装第一电机(10)、第二电机(14),第一电机(10)的输出端通过第一主支链与动平台(6)连接,第二电机(14)的输出端通过第二主支链与动平台(6)连接,安装在第一主支链和第二主支链之间的被动支链用于连接基座、动平台(6);其中,第一主支链、第二主支链、被动支链位于同一平面。
2.根据权利要求1所述的二自由度平面并联机器人机构,其特征在于,所述基座由基板(1)、第一减速器安装法兰(11)、第二减速器安装法兰(12)、导轨(3)构成,基板(1)上用于安装第一减速器安装法兰(11)、第二减速器安装法兰(12)、导轨(3),位于第一减速器安装法兰(11)、第二减速器安装法兰(12)之间的导轨(3)用于与被动支链移动配合,第一减速器安装法兰(11)一侧用于固定第一减速器(9),第二减速器安装法兰(12)上与第一减速器安装法兰(11)安装第一减速器(9)呈相对的一侧用于固定第二减速器(13),通过第一减速器(9)连接第一电机(10)、第一主动链,通过第二减速器(13)连接第二电机(14)、第二主动链。
3.根据权利要求1所述的二自由度平面并联机器人机构,其特征在于,所述第一主支链和第二主支链结构相同,以第一主动链进行描述,包括第一从动臂(7)、第一主动臂(8),第一电机(10)的输出端通过第一主动臂(8)与第一从动臂(7)一端转动连接,第一从动臂(7)另一端通过转动副与动平台(6)连接。
4.根据权利要求1所述的二自由度平面并联机器人机构,其特征在于,所述被动支链包括滑块(2)、第一辅助连杆(4)、第二辅助连杆(5);滑块(2)、第一辅助连杆(4)、第二辅助连杆(5)与动平台(6)呈平行四边行结构,滑块(2)与基座中基板(1)上的导轨(3)滑动配合,安装在滑块(2)两侧的第一辅助连杆(4)、第二辅助连杆(5)一端与滑块(2)通过转动副连接,第一辅助连杆(4)、第二辅助连杆(5)另一端与动平台(6)通过转动副连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311218082.2A CN117001645A (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种二自由度平面并联机器人机构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311218082.2A CN117001645A (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种二自由度平面并联机器人机构 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117001645A true CN117001645A (zh) | 2023-11-07 |
Family
ID=88576497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311218082.2A Pending CN117001645A (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种二自由度平面并联机器人机构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117001645A (zh) |
-
2023
- 2023-09-20 CN CN202311218082.2A patent/CN117001645A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102677037B1 (ko) | 다수의 엔드-이펙터로써 재료를 핸들링하는 방법 및 장치 | |
CN107081760B (zh) | 一种基于平动并联机构的六自由度机械臂 | |
CN105459095A (zh) | 三自由度混联式全向移动搬运机器人 | |
CN103203741B (zh) | 一种三自由度并联机器人机构 | |
WO2004041486A1 (en) | Four-degree-of-freedom parallel manipulator for producing schönflies motions | |
CN106737600A (zh) | 一种含有滚珠丝杠动平台的七自由度搬运机器人 | |
CN104708619A (zh) | 一种动支架三自由度搬运机器人 | |
JP6630727B2 (ja) | 水平多関節ロボット | |
CN108621130A (zh) | 具有2r1t和2t1r两种运动模式的并联机构 | |
CN103495971A (zh) | 一种五自由度组合式机器人平台 | |
CN102528793A (zh) | 一种用于板状工件搬运的末端执行器可侧翻机构 | |
CN104690724A (zh) | 一种三自由度搬运机器人 | |
CN103273482B (zh) | 一种主从支链分离式的二平动并联机器人 | |
CN109079761B (zh) | 一种含闭环支链的两转一移的并联机器人 | |
CN103231362A (zh) | 一种并联机器人 | |
CN105127981A (zh) | 一种动支架三自由度搬运机器人 | |
NL2020044B1 (en) | A planar multi-joint robot arm system | |
KR101707831B1 (ko) | 수평유지 유닛을 구비한 다기능 고정형 로봇 | |
CN117001645A (zh) | 一种二自由度平面并联机器人机构 | |
CN113829332B (zh) | 一种具有三移动和一转动的四自度并联机器人机构 | |
CN204471372U (zh) | 一种三自由度搬运机器人 | |
US20090041569A1 (en) | Robot with removable fulcra | |
CN211916865U (zh) | 一种双臂搬运定位机器人 | |
CN113459071A (zh) | 一种三自由度并联机器人 | |
CN106695766B (zh) | 一种基于抓取并联机构的六自由度并联装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |