CN117400227A - 一种并联机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种并联机器人，包括一定平台、多个机械臂驱动电机、多个机械臂、动平台、Z轴活动机构和机械爪；所述机械臂驱动电机固定安装在所述定平台上，每个机械臂驱动电机驱动一对应的机械臂运动，所述多个机械臂的末端与所述动平台连接；所述Z轴活动机构包括丝杆和直线驱动单元，所述丝杆穿过所述动平台上，所述直线驱动单元驱动所述丝杆沿垂直于所述动平台的方向运动；所述机械爪固定在所述丝杆的前端。本发明所述的机器人的通过在定平台上设置一Z轴活动机构使得机械爪自身可以实时Z方向直线运动、旋转运动和螺旋运动，增大了并联机器人工作空间，工作时更加灵活、适应性更强。

Description

一种并联机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种并联机器人。

背景技术

并联机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，主要运用在物料的搬运、包装、分拣等工作中。

并联机器人为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。然而现有的并联机器人的工作空间高度大小固定且较小，请参阅图1，其为现有技术中并联机器人及其工作范围示意图。图中并联机器人包括定平台1'、多个机械臂驱动电机2'、多个机械臂3'、动平台4'、机械爪固定机构5'及机械爪6'。所述定平台1'吊装在顶部的安装面上，所述定平台1'内安装有旋转驱动电机(图未示)，所述机械臂驱动电机2'的数量与所述机械臂3'的组数相同，所述机械臂驱动电机2'与所述定平台1'固定连接，每个所述机械臂3'的一端与每个所述机械臂驱动电机2'连接，另一端与所述动平台4'活动连接，所述机械爪固定机构5'安装在所述动平台4'上，所述机械爪6'安装在所述机械爪固定机构5'的前端用于抓取物料。多个所述机械臂驱动电机2'分别通过多个所述机械臂3'驱动所述动平台4'能够使机械爪固定机构5'及所述机械爪6'实现X、Y和Z方向的运动，同时所述定平台1'的中心连接一转轴，该转轴由所述旋转驱动电机驱动实现旋转运动。设所述并联机器人吊装安装面至工作空间上层距离A，Z方向上工作空间最大高度B，Z方向上动平台的最大行程C，X或Y方向最大行程D以及最小行程E，同时整个并联机器人可做旋转运动，因此，图中圆柱状区域为并联机器人工作空间范围，当所述并联机器人各组件确定后，其工作空间范围是固定不变的。

然而使用该并联机器人时存在如下问题：首先，要求产品实际抓放高度需要在机器人的工作空间高度范围内，即产品抓取点位置和放置点位置高度不允许有较大落差；其次，当抓取产品变化，如产品高度或者治具高度变换后超出机连器允许工作空间高度时，需要调整配套机器人安装支架和输送带高度，甚至更换机器人，不仅增加生产成本还会影响生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种并联机器人。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种并联机器人包括：一定平台、多个机械臂驱动电机、多个机械臂、动平台、Z轴活动机构和机械爪；所述机械臂驱动电机固定安装在所述定平台上，每个机械臂驱动电机驱动一对应的机械臂运动，所述多个机械臂的末端与所述动平台连接；所述Z轴活动机构包括丝杆和直线驱动单元，所述丝杆穿过所述动平台上，所述直线驱动单元驱动所述丝杆沿垂直于所述动平台的方向运动；所述机械爪固定在所述丝杆的前端。

相对于现有技术，本发明所述的并联机器人通过在动平台上设置一Z轴活动机构使得在所述Z轴活动机构前端的机械爪自身可以实时Z方向的直线运动、旋转运动和螺旋运动，增大了机器人工作空间，使更加灵活、适应性更强；另外，将所述Z轴活动机构上的各电机均串接集成在丝杆上，降低了Z轴活动机构旋转的转动惯量，可降低电机所需能耗，同时避免了并联机械臂运行至行程极限时与Z轴活动机构的干涉，可以最大程度发挥并联机器人运行的工作空间行程。

进一步地，所述直线驱动单元包括一直线电机、直线电机转接轴和滚珠螺帽，所述滚珠螺帽固定在所述定平台上，且所述丝杆穿过所述滚珠螺帽的中心，所述直线电机通过所述直线电机转接轴与所述滚珠螺帽固定连接。所述直线电机通过所述直线电机转接轴驱动所述丝杆转动，所丝述杆转动使得滚珠螺帽中的滚珠做螺旋运动，而滚珠螺帽的位置固定不变的情况下将使所述丝杆做直线运动。

进一步地，所述直线电机包括直线电机转子和直线电机定子，所述直线电机定子设置在所述直线电机转子的外圈，所述直线电机转子的中心设有一中空轴，所述丝杆穿过所述直线电机转子的中空轴；所述直线电机转子的轴向方向上的两端凸出于所述直线电机定子的两端形成上凸出部和下凸出部，所述直线电机转子的下凸出部与所述直线电机转接轴的上部卡接。所述直线电机转子由多个磁铁和导体组成，利用电磁感应原理，通过电流在导体中产生的磁场和磁场中的电流相互作用，使得所述直线电机转子产生旋转，而所述直线电机转子的中心设为中空轴，不仅可以减轻所述直线电机的重量，而且便于将所述丝杆穿过中空轴，使得当直线电机转子产生旋转时，带动所述直线电机转接轴和丝杆旋转。

进一步地，所述Z轴活动机构还包括一驱动所述丝杆旋转的螺旋驱动单元。所述螺旋驱动单元可实现固定在所述Z轴活动机构前端的机械爪的螺旋运动，以及与所述直线驱动单元相配合时可实现旋转运动。

进一步地，螺旋驱动单元包括一螺旋电机、螺旋电机转接板和花键螺帽，所述螺旋电机、所述螺旋电机转接板和所述花键螺帽设置在所述定平台的下面，所述丝杆穿过所述花键螺帽的中心，所述螺旋电机通过所述螺旋电机转接板与所述花键螺帽固定连接。所述螺旋电机通过所述螺旋电机转接板驱动所述丝杆转动，所述丝杆转动带动所述花键螺帽转动，由于所述花键螺帽固定，从而使得所述丝杆做旋转运动，另外，丝杆的旋转运动带动所述滚珠螺帽中的滚珠运动，使得所述丝杆做旋转运动的同时又做直线运动从而产生螺旋运动。

进一步地，所述螺旋电机包括螺旋电机转子和螺旋电机定子，所述螺旋电机定子设置在所述螺旋电机转子的外圈，所述螺旋电机转子的中心设有一中空轴，所述丝杆穿过所述螺旋电机转子的中空轴，所述螺旋电机转子的轴向方向上的两端凸出于所述螺旋电机定子的两端形成上凸出部和下凸出部，所述螺旋电机转子的下凸出部与所述螺旋电机转接板的上部固定连接。所述螺旋电机转子的中心设为中空轴，不仅可以减轻所述螺旋电机的重量，而且便于将所述丝杆穿过中空中，同时所述螺旋电机转子产生旋转，带动所述螺旋电机转接板和所述丝杆旋转。

进一步地，所述螺旋驱动单元还包括一减速机，所述减速机设置在所述螺旋电机和所述螺旋电机转接板之间且与所述螺旋电机转子的下凸出部轴连接用于降低所述螺旋电机转子输出的速度。通过所述螺旋电机转接板输出减速后的速度带动所述丝杆的运动。

进一步地，所述螺旋驱动单元还包括一制动器，所述制动器设置在所述螺旋电机靠近所述定平台的一端且与所述螺旋电机转子的上凸出部轴连接用于控制所述螺旋电机的运行和停止。

进一步地，所述直线驱动单元还包括一限位编码器，所述限位编码器设置在所述直线电机的上端，并通过所述直线电机转子的上凸出部轴连接。所述限位编码器用于测量和控制所述丝杆的直线位移。

进一步地，所述丝杆的末端设置一限位螺母，所述限位螺母的外径小于所述直线电机转子的中心轴的直径。使得所述丝杆的行程距离为其末端端面至所述直线电机转子的下凸出部的下端的距离。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为现有技术中并联机器人及其工作范围示意图；

图2为本发明实施例中的并联机器人结构图；

图3为本发明实施例中并联机器人的Z轴活动机构外观示意图；

图4为本发明实施例中并联机器人的Z轴活动机构沿A-A方向的剖面图；

图5为本发明实施例中直线驱动单元的直线电机和限位编码器剖面放大图；

图6为本发明实施例中螺旋驱动单元的剖面放大图；

图7为本发明实施例中并联机器人及其工作范围示意图。

具体实施方式

目前现有的并联机器人通过安装在定平台上的驱动电机控制动平台上的机械爪固定机构带动机械爪实现X、Y和Z方向的运动及旋转运动，由于此时机械爪固定机构只是随动平台运动，其本身是不运动的，因此在Z方向的高度调整上具有局限性。本发明通过将机械爪固定机构设计为自身可以运动的Z轴活动机构来增加整个机器人的工作空间范围及自由度。进一步，发明人在设计Z轴活动机构时，发现目前几乎所有控制Z轴方向运动的驱动电机均是采用同步带偏置连接驱动的方式，若采用此种方式的设计，则会导致Z轴活动机构旋转的转动惯量大，使得驱动电机的电耗大，Z轴活动机构运动不够灵活，同时机械臂运行至行程极限时并联机械臂与Z轴活动机构之间相互干涉，影响并联机器人运行的最大工作空间行程的发挥，因此，本发明进一步对Z轴活动机构的驱动机构进行设计，使其驱动机构旋转时具有更小的转动惯量，降低各驱动电机所需能耗，同时避免了并联机械臂运行至行程极限时并联机械臂与Z轴活动机构干涉，可以最大程度发挥并联机器人运行的工作空间行程。以下，通过具体实施例说明本发明的具有更大的工作空间和更多自由度的并联机器人。

请参阅图2，其为本发明实施例中的并联机器人的结构示意图。包括定平台1、多个机械臂驱动电机2、多个机械臂3、动平台4、Z轴活动机构5和机械爪6。所述定平台1吊装在顶部的安装面上，且由一旋转驱动电机驱动所述定平台1做旋转运动。所述机械臂驱动电机2的数量与所述机械臂3的数量相同，每个所述机械臂驱动电机2固定安装在所述定平台1上，每个所述机械臂3的一端与一对应的所述机械臂驱动电机2连接，另一端与所述动平台4上的球副球头活动连接。在本实施例中所述机械臂3的数量为三个，三个所述机械臂驱动电机2等间隔地固定安装在所述定平台1下方的边缘处。所述Z轴活动机构5包括丝杆10、直线驱动单元20和螺旋驱动单元30，所述直线驱动单元20和螺旋驱动单元30串接在所述丝杆10上，所述动平台上设有一中心圆孔A，所述丝杆穿过所述中心圆孔A固定安装在所述动平台4上。所述机械爪6固定在所述Z轴活动机构5的前端。一方面，多个所述机械臂驱动电机2通过多个所述机械臂3控制所述动平台4的运动，使得Z轴活动机构5及固定在Z轴活动机构5前端的机械爪6能够实现X、Y和Z方向的运动，同时所述定平台1的中心连接一转轴，该转轴由所述旋转驱动电机驱动实现旋转运动；另一方面，所述Z轴活动机构5通过丝杆10、直线驱动单元20和螺旋驱动单元30的相互配合可以实现所述丝杆自身的Z轴直线运动、螺旋运动和旋转运动，从而使得固定在所述丝杆前端的机械爪6本身实现Z轴直线运动，螺旋运动和旋转运动，进而组成一具有更大的工作空间和更多自由度的并联机器人。

请同时参阅图3和图4，图3为本发明实施例中并联机器人的Z轴活动机构5外观示意图，图4为本发明实施例中并联机器人的Z轴活动机构5沿A-A方向的剖面图。具体地，所述丝杆10为一表面刻弧形螺旋槽的中空轴，在所述丝杆10的末端设置有一限位螺母11，在所述丝杆10的前端设置有第一夹具固定座12和第二夹具固定座13，所述第一夹具固定座12设置在所述丝杆10的前端的端部，用于根据实际情况在所述丝杆10的轴向方向上安装不同的机械爪6；所述第二夹具固定座13套接在所述丝杆10上且一端与所述第一夹具固定座12固定连接，所述第二夹具固定座13用于安装垂直于所述丝杆10方向上的机械爪6。

所述直线驱动单元20包括电机支撑座21、直线电机22、直线电机转接轴23、滚珠螺帽24和限位编码器25。

具体地，所述电机支撑座21为一空心圆柱体，上端设有一圆孔，下端为开口端，且边缘处设有垂直于轴向的延伸部，所述电机支撑座21的下端通过设置在边缘的延伸部固定安装在所述动平台4上表面的中心位置，所述电机支撑座21的上端用于支撑所述直线电机22。

请参阅图5，图5为本发明实施例中直线驱动单元的直线电机和限位编码器剖面放大图。所述直线电机22为一中空电机，在本实施例中优选为中空伺服电机。所述直线电机22固定安装在所述电机支撑座21的上端。所述直线电机22包括直线电机转子221和直线电机定子222，所述直线电机定子222设置在所述直线电机转子221的外圈，所述直线电机转子221的中心部分形成一中空轴，所述直线电机转子221轴向方向上的两端凸出于所述直线电机定子222的两端形成上凸出部和下凸出部。所述直线电机转子221中心设置为中空使得电机的重量和体积得到了很大的减小，同时便于所述丝杆10穿过所述中空轴以减小所述直线电机转子221旋转时的力矩。另外，所述直线电机转子222由多个磁铁和导体组成，利用电磁感应原理，通过电流在导体中产生的磁场和磁场中的电流相互作用，使得所述直线电机转子221产生旋转。

进一步地，为了保护所述直线电机22的内部结构，所述直线电机的定子222的外圈还设置了一直线电机外壳223，所述直线电机外壳223的一端与所述电机支撑座21的上端固定连接，所述直线电机外壳223的外侧壁上还设置了一动力线端223a，用于与外部电源电连接为所述直线电机22提供电力。

进一步地，所述直线电机转接轴23包括上转接轴231、中转接轴232和下转接轴233，所述上转接轴231、所述中转接轴232和所述下转接轴233依序一体连接。所述上转接轴231的的内径等于所述直线电机转子221的下凸出部的外径且所述上转接轴231的轴向长度等于所述直线电机转子221的下凸出部的长度，所述中转接轴232的内径等于所述丝杆10的外径，所述上转接轴231和所述中转接轴232的一体连接处形成一平台，所述直线电机转子221的下凸出部插设至所述中转接轴232的上端并且用胶水粘接固定在所述上转接轴231的内壁。所述下转接轴233的内径等于所述丝杆10的外径，所述下转接轴233的外径大于所述中转接轴232的外径，所述下转接轴233与所述滚珠螺帽24的一端固定连接。

进一步地，所述滚珠螺帽24设置在所述电机支撑座21内，包括滚珠螺帽大圈241、滚珠螺帽中圈242和滚珠螺帽小圈243，所述滚珠螺帽大圈的直径小于所述电机支撑座21的内直径，所述滚珠螺帽中圈242和滚珠螺帽大圈241一体连接，所述滚珠螺帽小圈243包括滚珠螺帽上小圈243a和滚珠螺帽下小圈243b且两者直径相同，所述滚珠螺帽上小圈243a与所述滚珠螺帽大圈241一体连接，所述滚珠螺帽下小圈243b与所述滚珠螺帽中圈242一体连接，所述滚珠螺帽中圈242的直径与所述动平台4的中心圆孔A的直径相同，所述滚珠螺帽中圈242的外壁与所述动平台4的中心圆孔A的侧壁相抵接，所述滚珠螺帽下小圈243b位于所述动平台4的下面，所述滚珠螺帽大圈241位于所述动平台4的上表面并通过螺栓卡接固定在所述动平台4的中心圆孔A的上边缘处。所述滚珠螺帽上小圈243a与所述直线电机转接轴23的下转接轴233固定连接。由于所述滚珠螺帽24内和所述丝杆10的外表面均加工有弧形螺旋槽，当把所述滚珠螺帽24和所述丝杆10套装在一起时可形成螺旋滚道，并且滚道内填满滚珠，当丝杆10相对于所述滚珠螺帽24做旋转运动吋，两者间会发生沿丝杆10的轴向方向上的位移，由于所述滚珠螺帽24固定，当所述滚珠螺帽24内的滚珠运动时，所述丝杆10将发生轴向方向上的位移。

进一步地，所述限位螺母11的外径小于所述直线电机转子221所述形成的中空轴的内径但大于所述直线电机转接轴23的中转接轴232的内径，因此所述丝杆10的行程距离为其末端面至所述直线电机转子221的下凸出部的下端与所述中转接轴232上端相接处的距离。

进一步地，所述限位编码器25的中心处设有一中空轴，所述限位编码器25的中空轴的内径等于所述直线电机转子221上凸出部的外径，所述限位编码器25的中空轴串接在所述直线电机转子221的上凸出部。所述限位编码器25用于测量和控制所述丝杆10的直线位移。

请参阅图6。其为本发明实施例中的螺旋驱动单元的剖面放大图。所述螺旋驱动单元30包括螺旋电机31、螺旋电机转接板32和花键螺帽33。

具体地，所述螺旋电机31为一中空电机，在本实施例中优选为中空无框力矩电机，无框力矩电机具有整体质量轻、体积小、运动响应快、高力矩输出及能效高等特点，以满足各种复杂动作的要求。所述螺旋电机31设置在所述定平台4的下方，包括螺旋电机转子311和螺旋电机定子312，所述螺旋电机定子312设置在所述螺旋电机转子311的外圈，所述螺旋电机转子311的中心部分设有一中空轴，所述螺旋电机转子311中心设有一中空轴既可以减小所述螺旋电机31的重量和体积，又可以使所述丝杆10穿过所述螺旋电机31的中空轴以减小所述螺旋电机转子311旋转时的力矩。所述螺旋电机转子311轴向方向上的两端凸出于所述螺旋电机定子312的两端形成上凸出部和下凸出部，所述螺旋电机定子312的下凸出端通过所述螺旋电机转接板32与所述花键螺帽33固定连接。为了保护所述螺旋电机31，在所述螺旋电机定子312的外周还设有一螺旋电机外壳313。

所述花键螺帽33包括花键螺帽大圈331、花键螺帽中圈332和花键螺帽小圈333，所述花键螺帽中圈332和花键螺帽大圈331一体连接，所述花键螺帽小圈333包括花键螺帽上小圈333a和花键螺帽下小圈333b且两者直径相同，所述花键螺帽上小圈333a与所述花键螺帽大圈331一体连接，所述花键螺帽下小圈333b与所述花键螺帽中圈332一体连接，所述花键螺帽上小圈333a通过所述螺旋电机转接板32与所述螺旋电机转子311的下凸出部固定连接。通过所述花键螺帽33和所述丝杆10的配合可以实现所述丝杆10的螺旋运动。

进一步地，所述螺旋驱动单元30还包括一制动器34和一减速机35。所述制动器34和所述减速机35的中心均设有中空轴，使得所述丝杆10可以穿过中空轴进行串接，以减小力矩；同时所述制动器34和所述减速机35的中心形成的中空轴的内径等于所述螺旋电机转子311的上凸出部和下凸出部的外径。所述制动器34设置在所述螺旋电机31的上端且所述螺旋电机转子311的上凸出部套接在所述制动器34的中空轴轴内，所述制动器34用于控制所述螺旋电机31的运行和停止。

进一步地，所述减速机35设置在所述螺旋电机31的下端且所述螺旋电机转子311的下凸出部套接在所述减速机35的中空轴轴内，所述减速机35不与所述螺旋电机31套接的一端设置一减速机输出轴351，且所述减速机35的中空轴套接在所述减速机输出轴351的内，所述减速机输出轴351的下端与所述螺旋电机转接板32的一端固定连接；所述减速机35用于将所述螺旋电机转子311的速度进行减速，通过所述螺旋电机转接板32输出减速后的速度带动所述丝杆10的运动。在本实施例中，采用谐波减速机，谐波减速机具有体积小、重量轻、传动比大、承载能力高、传动精度高等优点。

为了进一步保护所述螺旋驱动单元30的各组件且将各组件与所述定平台4进行固定，所述螺旋驱动单元30外圈还设有一连接筒36和一花键螺帽固定座37，所述连接筒36为一上下两端开口、侧壁开有孔的空心圆柱体，其上端边缘的延伸部通过螺栓与所述定平台4的下表面固定连接。所述花键螺帽固定座37为一上下两端设有圆孔的空心圆柱体，其外直径与所述连接筒36的内直径相等，所述花键螺帽固定座37一端被套设在所述连接筒36的下端的内壁。所述制动器34安装在一制动器固定板341的下端并通过所述制动器固定板341与所述连接筒36的内壁固定连接；所述螺旋电机31和所述减速机35之间还设置有一减速机封板352，且所述减速机封板352设置在所述花键螺帽固定座37与所述连接筒36相套接的一端的端面上，所述螺旋电机外壳313的下端的延伸部与所述减速机封板352通过螺丝固定连接，所述花键螺帽大圈331的直径小于所述花键螺帽固定座37的外直径，所述花键螺帽大圈331与所述花键螺帽固定座37不与所述连接筒36套接的一端的端面固定连接。

进一步地，为了减轻所述花键螺帽下小圈333b与所述第二夹具固定座13之间的撞击力，所述花键螺帽下小圈333b与所述第二夹具固定座13之间还设置一防撞胶圈。

进一步地，所述机械爪6固定在所述第一夹具固定座12或第二夹具固定座13，可以实现该并联机器人在将物件进行抓取并将其高速运行至放置点时前端的夹具靠近所述花键螺母33，保证运行时前端重心接近所述动平台4，以减低负载运行的惯量。

进一步地，所述丝杆10依次穿过所述限位编码器25、所述直线电机22、所述直线电机转接轴23、所述滚珠螺帽24、所述制动器34、所述螺旋电机31、所述减速机35、所述螺旋电机转接板32、所述花键螺帽33和所述第二夹具固定座13的中心轴并进行串接起来集成在所述丝杆10的轴线上，避免了所述直线电机22和螺旋电机31及其它组件的偏置安装设计，降低了Z轴活动机构5旋转时的转动惯量，可降低电机所需能耗，同时也可使动平台组件运动更加灵活。

所述Z轴活动机构5的具体工作原理如下：

当由所述直线电机22单独驱动时，所述直线电机转子221的转动会带动所述丝杆10的转动，由于所述丝杆10穿过所述滚珠螺帽24，使得所述滚珠螺帽24被驱动，而所述滚珠螺帽24固定在所述动平台4上不能做直线运动，而通过所述制动器34的制动使得所述花键螺帽33固定，会阻止所述丝杆10做旋转运动，因此所述丝杆10将只做直线运动，从而可以改变前端固定在所述第一夹具座12或第二夹具座13上的机械爪6的下探高度，从而改变并联机器人工作空间高度。

当由所述螺旋电机31单独驱动时，所述花键螺帽33被驱动，所述花键螺帽33产生旋转运动，而所述丝杆10在做旋转运动时会驱动所述滚珠螺帽24，所述滚珠螺帽24固定在所述动平台4上不能做直线运动，使得所述丝杆10同时产生了直线运动，所述花键螺帽33产生旋转运动和所述滚珠螺帽24产生的直线运动相结合从而使整个丝杆10产生螺旋运动。

当由所述直线电机22和所述螺旋电机31同时以一定的速度转动时，即所述滚珠螺帽24和所述花键螺帽33同时被驱动，所述滚珠螺帽24的旋转产生的线性运动可以抵消所述花键螺帽33引起的线性运动，此时所述丝杆10只做单纯的旋转运动。

因此，通过控制所述Z轴活动机构5上的所述直线电机22和所述螺旋电机31，可以使得所述Z轴活动机构5上的机械爪6实现直线、螺旋和旋转三种形式的运动。结合所述并联机器人定平台上安装的多组所述支臂驱动电机2分别通过多组所述支臂3驱动所述动平台4，所述动平台4带动所述动Z轴活动机构5能够实现X、Y和Z方向的运动，以及通过所述定平台1的旋转驱动电机驱动中心转轴所实现的旋转运动，使得整个并联机器人能够实现多自由度的运动，大大增加了工作空间。

请参阅图7，其为本发明实施例中并联机器人及其工作范围示意图。设所述丝10上下直线运行最大行程为L，则本发明中所述并联机器人工作空间参数为：Z方向上工作空间最大高度为B+L、Z方向上动平台的最大行程运行的垂直高度C+L，而并联机器人吊装安装面至工作空间上层距离A、X或Y方向最大行程D以及最小行程E不变；新增工作空间为图中实线与虚线包络区域，控制所述丝杆10上下行程可以灵活改变前端机械爪6的工作空间高度。

在实际遇到装箱这种需要深探应用时，首先将所述机械爪6固定在所述第一夹具固定座12或第二夹具固定座13，通过控制该并联机器人的所述机械臂3将所述动平台4运行到所需要抓取的物件的上方，所述机械爪6将物件抓起并将其高速运行至放置点，由于前端的第一夹具固定座和第二夹具固定座靠近所述花键螺帽33，可以保证机械爪抓取物件和将其高速运行至放置点上方时前端的重心接近所述动平台4，以减低负载运行的惯量；物件到达放置点上方后，所述直线驱动单元20的各组件的配合作用使得所述丝杆10做沿Z方向的直线运动，从而下探至箱底的动作完成物件放置，保证物件的平稳放置。

相对于现有技术，本发明所述并联机器人通过在所述Z轴活动机构上设置一丝杆、一直线驱动单元和一螺旋驱动单元及其之间的配合，使得固定在所述Z轴活动机构前端的机械爪自身可以实时Z方向的直线运动、旋转运动和螺旋运动，结合所述并联机器人通过所述定平台、所述机械臂驱动电机和所述动平台使得Z轴活动机构能够实现X、Y和Z方向的运动和旋转运动，使得所述并联机器人可控制安装在Z轴活动机构上机械爪能够实现多自由度的运动，进而能够灵活适应作业对象位置的变化，特别是解决了传统并联机器人下探工作高度有限的技术问题；另外，将所述直线电机、所述滚珠螺帽、所述螺旋电机和所述花键螺帽串接集成在所述丝杆上，避免了所述直线电机和所述螺旋电机和其它各组件的偏置安装设计，降低了所述直线电机转子和所述螺旋电机转子旋转时的转动惯量，可降低各电机所需能耗，同时避免了并联机械臂运行至行程极限时并联机械臂与Z轴活动机构干涉，可以最大程度发挥并联机器人运行的工作空间行程。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种并联机器人，其特征在于：包括：一定平台、多个机械臂驱动电机、多个机械臂、动平台、Z轴活动机构和机械爪；所述机械臂驱动电机固定安装在所述定平台上，每个机械臂驱动电机驱动一对应的机械臂运动，所述多个机械臂的末端与所述动平台连接；所述Z轴活动机构包括丝杆和直线驱动单元，所述丝杆穿过所述动平台上，所述直线驱动单元驱动所述丝杆沿垂直于所述动平台的方向运动；所述机械爪固定在所述丝杆的前端。

2.根据权利要求1所述的一种并联机器人，其特征在于：所述直线驱动单元包括一直线电机、直线电机转接轴和滚珠螺帽，所述滚珠螺帽固定在所述定平台上，且所述丝杆穿过所述滚珠螺帽的中心，所述直线电机通过所述直线电机转接轴与所述滚珠螺帽固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种并联机器人，其特征在于：所述直线电机包括直线电机转子和直线电机定子，所述直线电机定子设置在所述直线电机转子的外圈，所述直线电机转子的中心设有一中空轴，所述丝杆穿过所述直线电机转子的中空轴；所述直线电机转子的轴向方向上的两端凸出于所述直线电机定子的两端形成上凸出部和下凸出部，所述直线电机转子的下凸出部与所述直线电机转接轴的上部卡接。

4.根据权利要求2或3任一所述的一种并联机器人，其特征在于：所述Z轴活动机构还包括一驱动所述丝杆旋转的螺旋驱动单元。

5.根据权利要求4所述的一种并联机器人，其特征在于：螺旋驱动单元包括一螺旋电机、螺旋电机转接板和花键螺帽，所述螺旋电机、所述螺旋电机转接板和所述花键螺帽设置在所述定平台的下面，所述丝杆穿过所述花键螺帽的中心，所述螺旋电机通过所述螺旋电机转接板与所述花键螺帽固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种并联机器人，其特征在于：所述螺旋电机包括螺旋电机转子和螺旋电机定子，所述螺旋电机定子设置在所述螺旋电机转子的外圈，所述螺旋电机转子的中心设有一中空轴，所述丝杆穿过所述螺旋电机转子的中空轴，所述螺旋电机转子的轴向方向上的两端凸出于所述螺旋电机定子的两端形成上凸出部和下凸出部，所述螺旋电机转子的下凸出部与所述螺旋电机转接板的上部固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种并联机器人，其特征在于：所述螺旋驱动单元还包括一减速机，所述减速机设置在所述螺旋电机和所述螺旋电机转接板之间且与所述螺旋电机转子的下凸出部轴连接用于降低所述螺旋电机转子输出的速度。

8.根据权利要求7所述的一种并联机器人，其特征在于：所述螺旋驱动单元还包括一制动器，所述制动器设置在所述螺旋电机靠近所述定平台的一端且与所述螺旋电机转子的上凸出部轴连接用于控制所述螺旋电机的运行和停止。

9.根据权利要求8所述的一种并联机器人，其特征在于：所述直线驱动单元还包括一限位编码器，所述限位编码器设置在所述直线电机的上端，并通过所述直线电机转子的上凸出部轴连接。

10.根据权利要求9所述的一种并联机器人，其特征在于：所述丝杆的末端设置一限位螺母，所述限位螺母的外径小于所述直线电机转子的中心轴的直径，使得所述丝杆的行程距离为其末端端面至所述直线电机转子的下凸出部的下端的距离。