CN1256220C - 六自由度—三支链缩放式混合并联机器人 - Google Patents
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Abstract
六自由度-三支链缩放式混合并联机器人，它涉及并联机器人结构的改进。本发明平行四边形中的一号连杆(4)和二号连杆(12)的上端由横杆(8)一端的小轴(17)与其轴连接，平行四边形中的一号连杆(4)的下端与三号连杆(13)的上端由轴连接，平行四边形中的二号连杆(12)的下端与四号连杆(14)的上端由轴连接，平行四边形中的三号连杆(13)的下端与外电机(5)的输出轴由轴连接，本发明采用轴线相交于一点但不共面的三个转动副等效球副的连接形式，扩大了连杆的摆动范围，进而增大了机构的工作空间。本发明与相同尺寸的并联机器人相比，增大了工作范围，提高了运动灵活性，从人体工程学考虑，更适合人的操作空间。具有结构紧凑，运动惯量小，无回程间隙，低磨擦，可操作性好的优点。
Description
技术领域：本发明涉及并联机器人结构的改进。
背景技术：主操纵手(主手)是一种机器人遥控设备，高性能的主操纵手对完成遥控操作任务，提高操作质量至关重要。对于主从遥控操作中的主操纵手性能的要求是：低惯量、低磨擦、高精度、高刚度、大工作空间、操作灵活、无回程间隙。主手机构采用并联形式是一种发展趋势，并联机器人的驱动装置一般安装在靠近底座部位，固定不动或运动速度很低，使得机构的运动惯量小；机器人的动平台通过并联方式与底座相连接，其承载能力高，刚度好，结构紧凑，运动链短，误差积累少，位置精度高，动态性能好。在控制方面，并联机器人的运动学逆解求解简单，位置控制容易。因此近年来并联机器人已经广泛地应用在航天、航空、海底作业、地下开发、工业生产制造、计算机辅助医疗、生物工程和微电机系统等方面。然而并联机器人的缺点是工作空间小(相对于机器人的结构尺寸)，描述复杂，运动之间耦合大，造成可操作性差。在主从遥控操作中用作主操纵手受到了极大的限制。
发明内容：本发明的目的是研制一种六自由度——三支链缩放式混合并联机器人，它具有结构紧凑，运动惯量小，无回程间隙，低磨擦，灵活性和可操作性好的特点。本发明由上平台1、下平台6、三个支链11组成，三个支链11沿着下平台6圆周周向均布设置，三个支链11的下端分别固定在下平台6的上平面上；三个支链11的上端分别与上平台1的下端相连接；支链11由旋转运动副10、连接杆2、平行四边形中的一号连杆4、二号连杆12、三号连杆13、四号连杆14、内电机15、外电机5、电机座16、等效球副的小竖杆7、横杆8、万向节3、A轴承18、B轴承9组成；平行四边形中的一号连杆4和二号连杆12的上端由横杆8一端的小轴17与其轴连接，平行四边形中的一号连杆4的下端与三号连杆13的上端由轴连接，平行四边形中的二号连杆12的下端与四号连杆14的上端由轴连接，平行四边形中的三号连杆13的下端与外电机5的输出轴由轴连接，平行四边形中的四号连杆14的下端与内电机15的输出轴由轴连接，外电机5和内电机15分别固定在电机座16的内外两侧面上，电机座16与下平台6固定连接，横杆8的另一端与万向节3相连接，小竖杆7的上端与连接杆2的下端相连接，小竖杆7的下端与万向节3相连接，连接杆2的上端与旋转运动副10相连接，旋转运动副10的上端与上平台1的下端相连接，小竖杆7的上端与连接杆2下端的连接处之间设有A轴承18；横杆8一端的小轴17与平行四边形中的一号连杆4和二号连杆12上端的连接处之间设有B轴承9。本发明采用三组支链连接上下平台，每组支链为平行四边形通过等效球副与连杆组成缩放式结构的串并联混合形式提高了刚度，减小了运动误差，采用轴线相交于一点但不共面的三个转动副等效球副的连接形式，扩大了连杆的摆动范围，进而增大了机构的工作空间，驱动电机固定在下平台(底座)上，运动惯量小；支链数少，降低了连杆之间的干涉。本发明的技术指标：自由度数：六个；沿X、Y、Z三轴的直线行程：±40°；位移重复定位精度：0.1mm。整体尺寸：不大于500mm×500mm×500mm(长×宽×高)。本发明与相同尺寸的并联机器人相比，增大了工作范围，提高了运动灵活性，从人体工程学考虑，更适合人的操作空间。同现有的技术相比，具有结构紧凑，运动惯量小，无回程间隙，低磨擦，可操作性好的优点。
附图说明：图1是本发明的俯视结构示意图，图2是本发明一个支链11的结构示意图，图3是图2的S向视图，图4是图2的M处剖视图。
具体实施方式：本实施方式由上平台1、下平台6、三个支链11组成，三个支链11沿着下平台6圆周周向均布设置，三个支链11的下端分别固定在下平台6的上平面上；三个支链11的上端分别与上平台1的下端相连接；支链11由旋转运动副10、连接杆2、平行四边形中的一号连杆4、二号连杆12、三号连杆13、四号连杆14、内电机15、外电机5、电机座16、等效球副的小竖杆7、横杆8、万向节3、A轴承18、B轴承9组成；平行四边形中的一号连杆4和二号连杆12的上端由横杆8一端的小轴17与其轴连接，平行四边形中的一号连杆4的下端与三号连杆13的上端由轴连接，平行四边形中的二号连杆12的下端与四号连杆14的上端由轴连接，平行四边形中的三号连杆13的下端与外电机5的输出轴由轴连接，平行四边形中的四号连杆14的下端与内电机15的输出轴由轴连接，外电机5和内电机15分别固定在电机座16的内外两侧面上，电机座16与下平台6固定连接，横杆8的另一端与万向节3相连接，小竖杆7的上端与连接杆2的下端相连接，小竖杆7的下端与万向节3相连接，连接杆2的上端与旋转运动副10相连接，旋转运动副10的上端与上平台1的下端相连接，小竖杆7的上端与连接杆2下端的连接处之间设有A轴承18；横杆8一端的小轴17与平行四边形中的一号连杆4和二号连杆12上端的连接处之间设有B轴承9。A轴承18和B轴承9都是球轴承。
Claims (2)
1、六自由度——三支链缩放式混合并联机器人，它由上平台(1)、下平台(6)、三个支链(11)组成，三个支链(11)沿着下平台(6)圆周周向均布设置，三个支链(11)的下端分别固定在下平台(6)的上平面上，三个支链(11)的上端分别与上平台(1)的下端相连接，其特征在于支链(11)由旋转运动副(10)、连接杆(2)、平行四边形中的一号连杆(4)、二号连杆(12)、三号连杆(13)、四号连杆(14)、内电机(15)、外电机(5)、电机座(16)、等效球副的小竖杆(7)、横杆(8)、万向节(3)、A轴承(18)、B轴承(9)组成；平行四边形中的一号连杆(4)和二号连杆(12)的上端由横杆(8)一端的小轴(17)与其轴连接，平行四边形中的一号连杆(4)的下端与三号连杆(13)的上端由轴连接，平行四边形中的二号连杆(12)的下端与四号连杆(14)的上端由轴连接，平行四边形中的三号连杆(13)的下端与外电机(5)的输出轴由轴连接，平行四边形中的四号连杆(14)的下端与内电机(15)的输出轴由轴连接，外电机(5)和内电机(15)分别固定在电机座(16)的内外两侧面上，电机座(16)与下平台(6)固定连接，横杆(8)的另一端与万向节(3)相连接，小竖杆(7)的上端与连接杆(2)的下端相连接，小竖杆(7)的下端与万向节(3)相连接，连接杆(2)的上端与旋转运动副(10)相连接，旋转运动副(10)的上端与上平台(1)的下端相连接，小竖杆(7)的上端与连接杆(2)下端的连接处之间设有A轴承(18)；横杆(8)一端的小轴(17)与平行四边形中的一号连杆(4)和二号连杆(12)上端的连接处之间设有B轴承(9)。
2、根据权利要求1所述的六自由度——三支链缩放式混合并联机器人，其特征在于A轴承(18)和B轴承(9)是球轴承。
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| CN 200310107676 CN1256220C (zh) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | 六自由度—三支链缩放式混合并联机器人 |
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