CN1212221C - 四自由度混联机器人 - Google Patents
四自由度混联机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1212221C CN1212221C CN 03105161 CN03105161A CN1212221C CN 1212221 C CN1212221 C CN 1212221C CN 03105161 CN03105161 CN 03105161 CN 03105161 A CN03105161 A CN 03105161A CN 1212221 C CN1212221 C CN 1212221C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- rotary head
- guide post
- head structure
- freedom
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种工作空间/机构体积比大、刚度高、且具有优势进给方向的四自由度混联机器人。它由两平动自由度并联机构、与之串联的两转动自由度转头结构、以及安装在所述转头结构上的末端执行器构成；所述的两平动自由度并联机构，包括带有法兰机构的机架、通过其外壁上的共轴销与所述的机架连接的套筒、通过套筒安装在所述机架上的导向杆、设置在导向杆下部的动平台、以及上端通过平面铰链与机架连接，下端通过球铰链与转头结构连接的两条可控伸缩杆。本发明的有益效果是：模块化结构设计，可与各种平动自由度机构或转动自由度机构串接，并有效地产生优势进给方向或扩大作业范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业机器人，特别是涉及一种四自由度混联机器人。
背景技术
现有的少自由度混联机器人，就其并联部分而言，通常存在工作空间/机构体积比小、刚度低、不具有优势进给方向的缺点；就其串联部分而言，又通常存在末端执行器只绕自身轴线旋转的不足，至使其必须依靠并联部分的运动实现限定空间的位置和姿态。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工作空间/机构体积比大、刚度高、且具有优势进给方向的模块化四自由度混联机器人。
本发明的四自由度混联机器人，由两平动自由度并联机构、与之串联的两转动自由度转头结构、以及安装在所述转头结构上的末端执行器构成；所述的两平动自由度并联机构，包括带有法兰机构的机架、通过其外壁上的共轴销与所述的机架连接的套筒、通过套筒安装在所述机架上的导向杆、设置在导向杆下部的动平台、以及上端通过平面铰链与机架连接，下端通过球铰链与转头结构连接的两条可控伸缩杆；所述的转头结构通过所述的动平台与两平动自由度并联机构串接；所述的导向杆与动平台固连，且位于两条可控伸缩杆之间，其轴线与两条可控伸缩杆的轴线共面。
所述的可控伸缩杆由内杆和外杆构成；所述套筒的内径略大于所述导向杆的外径，且在所述套管的内壁设置有键，在所述导向杆的上半部轴向设置有相应的键槽，使得导向杆和套管构成滑移副；在所述转头结构上设置有两台驱动电机，其中一台设置在所述导向杆底端的内部，带动转头结构绕所述导向杆的轴线(13)旋转，另一台设置在转头结构的内部，带动末端执行器绕垂直于上述轴线(13)的轴线(15)旋转；在所述转头结构上设置有两台驱动电机，其中一台设置在所述导向杆顶部，带动转头结构绕所述导向杆的轴线(13)旋转，另一台设置在转头结构的内部，带动末端执行器绕垂直于上述轴线(13)的轴线(15)旋转；所述的可控伸缩杆顶端设置有伺服电机；所述的导向杆和套筒上设置有光栅线位移传感器；连接所述套筒和所述机架的共轴销上设置有角编码器。
本发明的有益效果是：模块化结构设计，具有优势进给方向，可与各种平动自由度机构或转动自由度机构串接，并有效地产生优势进给方向或扩大作业范围。
附图说明
图1是本发明的四自由度混联机器人的结构示意图；
图2是图1的A-A截面放大视图；
图3是实施例1的结构示意图；
图4是实施例2的结构示意图；
图5是实施例3的结构示意图。
附图标记：机架1 可控伸缩杆2 导向杆3 动平台4 末端执行器5 转头结构6 内杆7 外杆8 套筒9 伺服电机10共轴销11 平面铰链12 轴线13 球铰链14 轴线15 键16
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术作以详细描述。
如图1所示，本发明的四自由度混联机器人，由带有法兰机构的机架1、两条可控伸缩杆2、导向杆3、套筒9、动平台4构成的两平动自由度并联机构，串联一个两自由度转头结构6，并在转头结构6上安装末端执行器5构成。所述的转头结构6通过动平台4与两平动自由度并联机构串接；所述的套筒9通过其外壁上的共轴销11与所述的机架1连接；所述的导向杆3通过套筒9安装在所述的机架1上，且其下部与所述的动平台4固定连接，并位于两条可控伸缩杆2之间，其轴线13与两条可控伸缩杆2的轴线共面。
所述套筒9的内径略大于所述导向杆3的外径，且其内壁设置有键16；所述导向杆3的上半部轴向设置有键槽，可使其与内壁设置有键16的所述套筒9构成滑移副；所述的可控伸缩杆2由内杆7和外杆8构成，并通过平面铰链12和球铰链14分别连接机架1和动平台4(在可控伸缩杆2与动平台4之间选用球铰链而非平面铰链的原因，是考虑到在机器人的零部件加工或装配过程中可能产生的误差积累)，当设置在可控伸缩杆2顶端的伺服电机10驱动其内部传动机构时，可使内杆7相对于外杆8产生轴向滑移；而其与机架1和动平台4的铰接方式，又可使其相对于机架1和动平台4实现转动；所述导向杆3在机器人构型中的安装位置与安装方式(位于两条可控伸缩杆2之间，且其轴线13与两条可控伸缩杆2的轴线共面，并与通过共轴销11与机架1连接的套筒9构成移动副)，使之既可相对于套筒9沿轴向移动，又可随套筒9相对机架1转动；动平台4与导向杆3固连，两者不发生相对运动；转头结构6与动平台4串接，并由两台电机驱动绕两垂直轴线13或15旋转，其中一台电机可置于导向杆3顶端，通过导向杆3内部的传动机构驱动转头结构6绕轴线13作360°旋转，亦可置于导向杆3底端内部，直接带动转头结构6绕轴线13作360°旋转，另一台电机置于转头结构6的内部，带动末端执行器5绕轴线15旋转；所述的转头结构6分为上、下两部分，以使其上的末端执行器5在所述电机驱动下旋转时不与之发生干涉。导向杆3与动平台4的固连方式，可使动平台4的空间位置与姿态变化通过导向杆3相对套筒9的轴向位移和导向杆3相对机架1的转角以极坐标形式加以描述。为此，可以在导向杆3和套筒9上安装光栅线位移传感器以及在共轴销11上安装角编码器，并通过光栅线位移传感器和角编码器实现对机器人的全闭环反馈控制。
以下是本发明的四自由度混联机器人与平动自由度机构或转动自由度机构配合使用的情况概述：
实施例1：如图3所示，将本发明的四自由度混联机器人作为一个模块，置于传统的龙门结构之上。该龙门结构可有多种形式，如：使工作台沿垂直方向移动、使龙门沿垂直方向移动，并可在龙门上设置安装机器人的横梁，设计为高度可调形式等。
实施例2：如图4所示，借用传统摇臂钻床原理，将本发明的四自由度混联机器人固定于立柱上，使其可绕立柱轴线旋转。
实施例3：如图5所示，借用传统卧式铣床原理，将本发明的四自由度混联机器人固定于滑枕上，使其可随滑枕沿轴向移动。
本发明的模块化四自由度混联机器人，在与各种平动自由度机构或转动自由度机构串接时，能有效地产生优势进给方向或扩大作业范围，并克服一般并联或串联机器人工作空间小以及姿态受限的缺点。
以上对本发明的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本发明的实施方式并不局限于上述的具体实施方式。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，作出其他变化或变型，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种四自由度混联机器人，其特征在于，它由两平动自由度并联机构、与之串联的两转动自由度转头结构、以及安装在所述转头结构上的末端执行器构成；所述的两平动自由度并联机构，包括带有法兰机构的机架、通过其外壁上的共轴销与所述的机架连接的套筒、通过套筒安装在所述机架上的导向杆、设置在导向杆下部的动平台、以及上端通过平面铰链与机架连接，下端通过球铰链与转头结构连接的两条可控伸缩杆；所述的转头结构通过所述的动平台与两平动自由度并联机构串接；所述的导向杆与动平台固连，且位于两条可控伸缩杆之间，其轴线与两条可控伸缩杆的轴线共面。
2.根据权利要求1所述的四自由度混联机器人，其特征在于：所述的可控伸缩杆由内杆和外杆构成。
3.根据权利要求1所述的四自由度混联机器人，其特征在于：所述套筒的内径略大于所述导向杆的外径，且在所述套管的内壁设置有键，在所述导向杆的上半部轴向设置有相应的键槽，使得导向杆和套管构成滑移副。
4.根据权利要求1所述的四自由度混联机器人，其特征在于：在所述转头结构上设置有两台驱动电机，其中一台设置在所述导向杆底端的内部，带动转头结构绕所述导向杆的轴线(13)旋转，另一台设置在转头结构的内部，带动末端执行器绕垂直于上述轴线(13)的轴线(15)旋转。
5.根据权利要求1所述的四自由度混联机器人，其特征在于：在所述转头结构上设置有两台驱动电机，其中一台设置在所述导向杆顶部，带动转头结构绕所述导向杆的轴线(13)旋转，另一台设置在转头结构的内部，带动末端执行器绕垂直于上述轴线(13)的轴线(15)旋转。
6.根据权利要求1所述的四自由度混联机器人，其特征在于：所述的可控伸缩杆顶端设置有伺服电机。
7.根据权利要求1所述的四自由度混联机器人，其特征在于：所述的导向杆和套筒上设置有光栅线位移传感器。
8.根据权利要求1所述的四自由度混联机器人，其特征在于：连接所述套筒和所述机架的共轴销上设置有角编码器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03105161 CN1212221C (zh) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | 四自由度混联机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03105161 CN1212221C (zh) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | 四自由度混联机器人 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1439492A CN1439492A (zh) | 2003-09-03 |
| CN1212221C true CN1212221C (zh) | 2005-07-27 |
Family
ID=27796602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03105161 Expired - Fee Related CN1212221C (zh) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | 四自由度混联机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1212221C (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100410029C (zh) * | 2006-08-03 | 2008-08-13 | 天津大学 | 可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构 |
| US9943967B2 (en) | 2015-07-09 | 2018-04-17 | Tianjin University | Five-degree-of-freedom hybrid robot with rotational supports |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100446940C (zh) * | 2003-09-16 | 2008-12-31 | 天津大学 | 非对称空间5自由度混联机器人 |
| CN100348386C (zh) * | 2005-09-15 | 2007-11-14 | 天津大学 | 含冗余自由度的多坐标混联机器人 |
| CN100384599C (zh) * | 2006-06-09 | 2008-04-30 | 燕山大学 | 四自由度并联机械臂 |
| CN100410028C (zh) * | 2006-08-03 | 2008-08-13 | 天津大学 | 可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构 |
| CN101966503B (zh) * | 2010-10-15 | 2012-12-12 | 江苏长虹汽车装备集团有限公司 | 基于三自由度和四自由度并联机构的混联喷涂机器人 |
| CN101966504B (zh) * | 2010-10-15 | 2012-11-28 | 江苏长虹汽车装备集团有限公司 | 基于平面三自由度并联机构的组合喷涂机器人 |
| CN101966505B (zh) * | 2010-10-15 | 2013-01-30 | 江苏长虹汽车装备集团有限公司 | 一种三自由度平面并联机构及喷涂机器人 |
| CN102069496A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-05-25 | 天津大学 | 线性驱动四自由度混联机械手 |
| CN102085660A (zh) * | 2011-02-23 | 2011-06-08 | 常州大学 | 一种三自由度解耦混联机器人 |
| CN102172913A (zh) * | 2011-02-23 | 2011-09-07 | 常州大学 | 一种四自由度解耦混联机器人 |
| CN102172912A (zh) * | 2011-02-23 | 2011-09-07 | 常州大学 | 一种二自由度并联操作手 |
| CN102637228A (zh) * | 2012-04-05 | 2012-08-15 | 天津大学 | 串联机器人结构设计优化方法 |
| CN102699899B (zh) * | 2012-06-06 | 2014-08-06 | 天津大学 | 过约束高刚度多坐标混联机器人 |
| CN105127988B (zh) * | 2014-05-07 | 2017-08-08 | 马鞍山方宏自动化科技有限公司 | 一种三轴混联机构工业机器人 |
| CN105563461A (zh) * | 2014-11-07 | 2016-05-11 | 江南大学 | 一种(2t1r)&(1t1r)五自由度解耦混联机构 |
| CN104526684B (zh) * | 2014-12-30 | 2016-09-28 | 天津大学 | 一种可实现重力自平衡的高刚度混联机器人 |
| CN104647358A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-27 | 江南大学 | 一种(3t)&1r四自由度完全解耦混联机构 |
| CN104552279A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-04-29 | 江南大学 | 一种1t&(2r)&1r四自由度解耦混联机构 |
| CN104690715A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-06-10 | 江南大学 | 一种1t&(2t)&1r四自由度解耦混联机构 |
| CN104626116A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-20 | 江南大学 | 一种1t&(2r)&1t四自由度解耦混联机构 |
| CN104626121A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-20 | 江南大学 | 一种(2r)&1t1r四自由度解耦混联机构 |
| CN104690714A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-06-10 | 江南大学 | 一种(2t)&1t1r四自由度解耦混联机构 |
| CN104690716A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-06-10 | 江南大学 | 一种(2t1r)&1r四自由度解耦混联机构 |
| CN104626126A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-20 | 江南大学 | 一种(1t1r)&1t1r四自由度解耦混联机构 |
| CN105751206B (zh) * | 2016-05-11 | 2017-11-17 | 江南大学 | 基于混联的物流分拣机器人机构 |
| CN106625576B (zh) * | 2016-11-09 | 2018-11-13 | 南京理工大学 | 一种五自由度机器人机构 |
| CN106426103B (zh) * | 2016-11-09 | 2018-10-02 | 南京理工大学 | 一种可实现两平两转的四自由度机器人机构 |
| CN106426102B (zh) * | 2016-11-09 | 2018-10-02 | 南京理工大学 | 一种具有三平两转的五自由度机器人机构 |
| CN106426106B (zh) * | 2016-11-09 | 2018-10-02 | 南京理工大学 | 一种四自由度机器人机构 |
| CN110076444A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-02 | 天津大学 | 一种用于搅拌摩擦焊接的两自由度并联机头 |
-
2003
- 2003-03-06 CN CN 03105161 patent/CN1212221C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100410029C (zh) * | 2006-08-03 | 2008-08-13 | 天津大学 | 可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构 |
| US9943967B2 (en) | 2015-07-09 | 2018-04-17 | Tianjin University | Five-degree-of-freedom hybrid robot with rotational supports |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1439492A (zh) | 2003-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1212221C (zh) | 四自由度混联机器人 | |
| CN102069496A (zh) | 线性驱动四自由度混联机械手 | |
| CN1739926A (zh) | 含冗余自由度的多坐标混联机器人 | |
| CN100446940C (zh) | 非对称空间5自由度混联机器人 | |
| CN208231391U (zh) | 一种机械加工用工件夹取转运装置 | |
| CN101272886A (zh) | 多关节机械手 | |
| CA2680001C (en) | Transfer robot | |
| CN102837306A (zh) | 一种电动推杆型机械手 | |
| CN202622801U (zh) | 一种电动推杆型机械手 | |
| CN105798903A (zh) | 一种钻台面摆管机械手 | |
| CN201881384U (zh) | 一种平面多关节型机器人手臂机构 | |
| CN1769005A (zh) | 大工作空间三维移动并联机器人机构 | |
| CN113911224A (zh) | 一种越障爬杆机器人 | |
| CN207788403U (zh) | 一种机床加工中工件转运用机械手装置 | |
| CN1559753A (zh) | 实现多方位立卧加工的三轴并联主轴头机构 | |
| CN100569460C (zh) | 支链嵌套三自由度动平台可连续回转并联机器人机构 | |
| CN101700655A (zh) | 大工作空间三维移动并联机器人机构 | |
| CN209175756U (zh) | 一种六轴全位置切割机器人 | |
| CN207771412U (zh) | 一种机床加工中工件转运用机械手装置的转动臂结构 | |
| CN102632498B (zh) | 空间全对称三转动一平动并联机构 | |
| JP7140419B2 (ja) | ３軸パラレルリニアロボット | |
| CN201175914Y (zh) | 支链嵌套三自由度动平台可连续回转并联机器人机构 | |
| CN109604885A (zh) | 一种混合驱动多自由度采用封闭链结构形式点焊机机构 | |
| CN203160576U (zh) | 盖板和护栏同步启闭的吊物孔装置 | |
| CN2691776Y (zh) | 实现多方位立卧加工的三轴并联主轴头机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |