CN205497466U - 带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种带有摆臂‑连杆驱动机构的并联机器人，包括固定架、动平台、主臂、平行支链和三组摆臂‑连杆驱动机构，固定架的圆周边沿分布有三个主臂，每个主臂的末端通过一个平行支链与动平台连接，每个主臂上设有一组摆臂‑连杆驱动机构。该并联机器人结构简单，与传统的电机直驱式结构相比，主臂所受的冲击力小，使并联机器人在高速度、高加速度或频繁换向的状态下运行更平稳可靠，以实现高精度运行。此外，该摆臂‑连杆驱动机构中，由于伺服电机带动摆臂不限角度旋转也不会发生碰撞或干涉，避免了在异常情况下机器人本体部件碰撞而产生事故或损坏减速器、伺服电机或主臂等重要零部件的现象，提高了并联机器人的使用安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人。
背景技术
并联机器人可以高速度、高精度地完成各种形状类型的小产品的拾取和放置动作，广泛应用在电子、医药、食品等工业领域中。与串联构型的工业机器人相比，并联机器人具有刚度好、精度高、高速和高加速度等特点，众多研究机构和制造企业都看好其在制造领域的应用前景。
然而，传统的并联机器人中，其驱动装置一般包括伺服电机及减速器，通过减速器来改变和调节主臂的转动速度，而伺服电机连接减速器直接驱动主臂，驱动力矩大、转动惯量大。当并联机器人在高速、高加速度运行时对机构有很大的冲击力，容易产生震动，影响机器人运行精度，降低了机器人中减速器、伺服电机、主臂等重要零部件的使用寿命。目前虽然有在并联机器人中安装有行程限位传感器及机械硬限位装置，但在电机、限位传感器失控的异常情况下还是会发生本体机械碰撞危险，因此，并联机器人的使用还是会受到限制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，该机器人的驱动力矩小、运行冲击力小，使用安全性也更高。
本实用新型的技术方案为：一种带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，包括固定架、动平台、主臂、平行支链和三组摆臂-连杆驱动机构，固定架的圆周边沿分布有三个主臂，每个主臂的末端通过一个平行支链与动平台连接，每个主臂上设有一组摆臂-连杆驱动机构。通过每组摆臂-连杆驱动机构独立驱动一个主臂及平行支链动作，从而带动动平台移动，最终实现动平台X、Y、Z三轴的空间位移，其中，由于摆臂-连杆驱动机构与主臂的连接点位于主臂的铰链远端，可减少其转动惯量，使该并联机器人具有较高的传动稳定性，提高机器人的运行精度。由于三组摆臂-连杆驱动机构相互独立，即使摆臂-连杆驱动机构带动摆臂不限角度旋转，也不会发生碰撞或干涉(其原理是：通过摆臂和连杆的作用，摆臂旋转360°，但主臂只能在规定角度(如0～120°)内摆动一个来回，因此，使用过程中，摆臂不停的旋转，但主臂只做来回摆动的动作)，因此也提高了使用安全性，避免了在异常情况下本体部件碰撞产生事故或损坏减速器、伺服电机或主臂等重要零部件。
所述摆臂-连杆驱动机构包括依次连接的伺服电机、减速器、摆臂和连杆，连杆末端与主臂的顶面铰接；伺服电机和减速器安装固定于固定架顶部，摆臂的一端与减速器的输出端连接，摆臂的另一端与连杆铰接。其中，伺服电机通过减速器驱动摆臂摆动，摆臂带动连杆摆动，从而带动主臂转动。通过伺服电机和减速器的配合使用，为摆臂提供一个转动自由度，使主臂所受的冲击力减小，使并联机器人在高速度、高加速度或频繁换向的状态下运行更平稳可靠，以提高运行精度。
所述固定架为一体式结构，固定架的中部为一平台，平台的顶面向上延伸有三个减速器安装块，摆臂-连杆驱动机构中的减速器与减速器安装块固定连接，平台的底面向下延伸有三个主臂安装口，各主臂通过主臂连接轴与相应的主臂安装口连接。
所述固定架上，各主臂安装口包括两个侧板，主臂的一端设置主臂连接轴，主臂连接轴的两端分别与两个侧板连接；主臂安装口的一侧板顶面与平台相平，另一侧板的顶面向上延伸形成减速器安装块。
所述平台为圆形或三角形，根据实际需要，也可设计为其他形状，但为了配合三个主臂的使用，将其设计为圆形或三角形，其受力更平衡，有利于并联机器人的稳定运行。
所述主臂的一端与固定架铰接，主臂的另一端与平行支链铰接，主臂顶面设有连杆连接部，摆臂-连杆驱动机构中的连杆末端与连杆连接部连接。
所述平行支链包括相互平行设置的两个摆动支杆，两个摆动支杆之间的上下两端分别通过支杆连接轴连接，位于上端的支杆连接轴处与主臂连接，位于下端的支杆连接轴处与动平台连接。
所述动平台呈六边形，动平台的边沿均匀分布有三个平行支链连接部，各平行支链连接部处嵌入一个位于平行支链下端的支杆连接轴。
上述并联机器人使用时，其原理是：伺服电机输出的动力经过减速器后，带动摆臂摆动，摆臂通过连杆驱动主臂绕固定架的主臂安装口处转动，主臂的转动带动平行支链摆动，三个平行支链的摆动带动动平台相对于固定支架进行空间内移动，最终实现动平台X、Y、Z三轴的空间位移。
本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
本带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人结构简单，通过对每个主臂及平行支链配置一组摆臂-连杆驱动机构，与传统的电机直驱式结构相比，主臂所受的冲击力小，使并联机器人在高速度、高加速度或频繁换向的状态下运行更平稳可靠，以实现高精度运行。此外，该摆臂-连杆驱动机构中，由于伺服电机带动摆臂不限角度旋转也不会发生碰撞或干涉，避免了在异常情况下机器人本体部件碰撞而产生事故或损坏减速器、伺服电机或主臂等重要零部件的现象，提高了并联机器人的使用安全性。
附图说明
图1为本带有摆臂-连杆驱动机构的结构示意图。
图2为单组摆臂-连杆驱动机构与对应的主臂、平行支链连接的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
本实施例一种带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，如图1所示，包括固定架1、动平台2、主臂3、平行支链4和三组摆臂-连杆驱动机构，固定架的圆周边沿分布有三个主臂，每个主臂的末端通过一个平行支链与动平台连接，每个主臂上设有一组摆臂-连杆驱动机构。通过每组摆臂-连杆驱动机构独立驱动一个主臂及平行支链动作，从而带动动平台移动，最终实现动平台X、Y、Z三轴的空间位移，其中，由于摆臂-连杆驱动机构与主臂的连接点位于主臂的铰链远端，可减少其转动惯量，使该并联机器人具有较高的传动稳定性，提高机器人的运行精度。由于三组摆臂-连杆驱动机构相互独立，即使摆臂-连杆驱动机构带动摆臂不限角度旋转，也不会发生碰撞或干涉(其原理是：通过摆臂和连杆的作用，摆臂旋转360°，但主臂只能在规定角度(如0～120°)内摆动一个来回，因此，使用过程中，摆臂不停的旋转，但主臂只做来回摆动的动作)，因此也提高了使用安全性，避免了在异常情况下本体部件碰撞产生事故或损坏减速器、伺服电机或主臂等重要零部件。
三组摆臂-连杆驱动机构的结构相同，如图2所示，各摆臂-连杆驱动机构包括依次连接的伺服电机5、减速器6、摆臂7和连杆8，连杆末端与主臂的顶面铰接；伺服电机和减速器安装固定于固定架顶部，摆臂的一端与减速器的输出端连接，摆臂的另一端与连杆铰接。其中，伺服电机通过减速器驱动摆臂摆动，摆臂带动连杆摆动，从而带动主臂转动。通过伺服电机和减速器的配合使用，为摆臂提供一个转动自由度，使主臂所受的冲击力减小，使并联机器人在高速度、高加速度或频繁换向的状态下运行更平稳可靠，以提高运行精度。
固定架为一体式结构，固定架的中部为一平台，平台的顶面向上延伸有三个减速器安装块1-1，摆臂-连杆驱动机构中的减速器与减速器安装块固定连接，平台的底面向下延伸有三个主臂安装口1-2，各主臂通过主臂连接轴与相应的主臂安装口连接。固定架上，各主臂安装口包括两个侧板，主臂的一端设置主臂连接轴3-1，主臂连接轴的两端分别与两个侧板连接；主臂安装口的一侧板顶面与平台相平，另一侧板的顶面向上延伸形成减速器安装块。平台可为圆形或三角形(本实施中采用圆形结构)，根据实际需要，也可设计为其他形状，但为了配合三个主臂的使用，将其设计为圆形或三角形，其受力更平衡，有利于并联机器人的稳定运行。
主臂的一端与固定架铰接，主臂的另一端与平行支链铰接，主臂顶面设有连杆连接部3-2，摆臂-连杆驱动机构中的连杆末端与连杆连接部连接。
平行支链包括相互平行设置的两个摆动支杆，两个摆动支杆之间的上下两端分别通过支杆连接轴连接，位于上端的支杆连接轴处与主臂连接，位于下端的支杆连接轴处与动平台连接。
动平台呈六边形，动平台的边沿均匀分布有三个平行支链连接部2-1，各平行支链连接部处嵌入一个位于平行支链下端的支杆连接轴。
上述并联机器人使用时，其原理是：伺服电机输出的动力经过减速器后，带动摆臂摆动，摆臂通过连杆驱动主臂绕固定架的主臂安装口处转动，主臂的转动带动平行支链摆动，三个平行支链的摆动带动动平台相对于固定支架进行空间内移动，最终实现动平台X、Y、Z三轴的空间位移。
如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (8)
1.带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，其特征在于，包括固定架、动平台、主臂、平行支链和三组摆臂-连杆驱动机构，固定架的圆周边沿分布有三个主臂，每个主臂的末端通过一个平行支链与动平台连接，每个主臂上设有一组摆臂-连杆驱动机构。
2.根据权利要求1所述带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，其特征在于，所述摆臂-连杆驱动机构包括依次连接的伺服电机、减速器、摆臂和连杆，连杆末端与主臂的顶面铰接；伺服电机和减速器安装固定于固定架顶部，摆臂的一端与减速器的输出端连接，摆臂的另一端与连杆铰接。
3.根据权利要求2所述带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，其特征在于，所述固定架为一体式结构，固定架的中部为一平台，平台的顶面向上延伸有三个减速器安装块，摆臂-连杆驱动机构中的减速器与减速器安装块固定连接，平台的底面向下延伸有三个主臂安装口，各主臂通过主臂连接轴与相应的主臂安装口连接。
4.根据权利要求3所述带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，其特征在于，所述固定架上，各主臂安装口包括两个侧板，主臂的一端设置主臂连接轴，主臂连接轴的两端分别与两个侧板连接；主臂安装口的一侧板顶面与平台相平，另一侧板的顶面向上延伸形成减速器安装块。
5.根据权利要求3所述带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，其特征在于，所述平台为圆形或三角形。
6.根据权利要求2所述带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，其特征在于，所述主臂的一端与固定架铰接，主臂的另一端与平行支链铰接，主臂顶面设有连杆连接部，摆臂-连杆驱动机构中的连杆末端与连杆连接部连接。
7.根据权利要求1所述带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，其特征在于，所述平行支链包括相互平行设置的两个摆动支杆，两个摆动支杆之间的上下两端分别通过支杆连接轴连接，位于上端的支杆连接轴处与主臂连接，位于下端的支杆连接轴处与动平台连接。
8.根据权利要求7所述带有摆臂-连杆驱动机构的并联机器人，其特征在于，所述动平台呈六边形，动平台的边沿均匀分布有三个平行支链连接部，各平行支链连接部处嵌入一个位于平行支链下端的支杆连接轴。
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| CN109175807A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-11 | 上海电机学院 | 全方位焊接一体化机床及其焊接方法 |
| CN116275762A (zh) * | 2023-05-19 | 2023-06-23 | 常州碳科智能装备有限公司 | 基于并联机构的焊接机器人 |
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