CN206536451U - 一种正交三自由度平移并联机器人机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种正交三自由度平移并联机器人机构，包括机座、两个龙门架、动平台以及布置在所述两个龙门架、机座与动平台之间的四条相互之间呈空间正交分布的支链；通过当驱动单元驱动不同支链移动，各直线模组的运动规律不同时，各个支链的运动会发生组合，最终形成动平台的各种不同的运动形式，对驱动单元的运动规律进行设置和组合，最终实现动平台能够按照预设的运动轨迹精确运动。具有结构简单，结构紧促、负载能力强、生产效率高、自动化程度高、重复误差小、成本低、实用性强的特点。

Description

一种正交三自由度平移并联机器人机构

技术领域

本实用新型属于制造技术领域，具体涉及一种正交三自由度平移并联机器人机构。

背景技术

少自由度并联机构可以满足空间物体的搬运操作，可被广泛应用于微操作机械手以及机械装配、现代物流、电子信息和食品医药等领域自动化生产线高速轻载搬运作业当中。

目前，常见的少自由并联机构多为非正交机构，例如最常见的Delta并联机器人机构和Stweart并联机器人机构，以及根据它们的结构衍生发展出来的其他形式的并联机构，这些并联机构各运动支链间的运动耦合性都较强，导致其控制过程相对复杂。美国专利US6729202B2公开了一种正交三维平动一维转动并联机构，包括三条结构相同的支链，这三条支链共同限制动平台的三维转动，通过约束使得动平台只具有三个平动自由度和一个受限制的转动自由度。这种机构通过控制安装在机架上的同步带驱动各运动支链，最终实现对动平台的平动或转动的控制。

上述并联机构为部分解耦的并联机构，利用电机直接驱动同步带的方式作为驱动装置，增加了装配难度，并且难以实现对动平台的高精度控制。国内学者在正交并联机构研究方面也取得了一些成果，如中国专利200610170999.X公开的一种“三平动正交解耦并联微动平台”，能够克服部分上述缺陷，具有较高的刚度和解耦性能，但是还不能使并联机构达到完全解耦的目的。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种正交三自由度平移并联机器人机构，以解决现有技术中的并联机器人机构的解耦性不强，结构复杂的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种正交三自由度平移并联机器人机构，包括机座、两个龙门架、动平台以及布置在所述两个龙门架、机座与动平台之间的四条相互之间呈空间正交分布的支链；

所述支链由固定块、第一从动臂、第二从动臂和关节组成，所述第一从动臂的一端与固定块之间转动连接，第一从动臂的另一端与第二从动臂之间通过关节转动连接，支链一端通过固定块安装在两个龙门架或机座上，支链另一端与动平台铰接；

所述机座由四条呈矩形框架式结构布置的型材组成，两个龙门架结构相同，呈对称布置固定在机座上，第一支链和第二支链分别连接在两个龙门架顶梁上，第三支链连接在机座的一根型材上，该型材位于两个龙门架之间，第四支链连接在一个龙门架的立柱上，第三支链和第四支链分别位于机座两侧；

支链与龙门架或机座连接的顶梁、立柱或型材上均安装有导轨，导轨与其固定的顶梁、立柱或型材平行，导轨上安装有滑块及驱动滑块沿着导轨移动的驱动单元，支链通过固定块安装在滑块上。

进一步，所述龙门架由三条型材组成，分别固接于机座两端的侧壁上。

进一步，所述动平台上设有安装孔，四条支链通过销或轴与动平台连接。

进一步，两个龙门架之间由一条型材连接。

进一步，所述驱动单元为直线滑台结构。

本实用新型的正交三自由度平移并联机器人机构，包括机座、两个龙门架、动平台以及布置在所述两个龙门架、机座与动平台之间的四条相互之间呈空间正交分布的支链；通过当驱动单元驱动不同支链移动，各直线模组的运动规律不同时，各个支链的运动会发生组合，最终形成动平台的各种不同的运动形式，对驱动单元的运动规律进行设置和组合，最终实现动平台能够按照预设的运动轨迹精确运动。

本实用新型在某个方向的平动仅仅依赖于该方向上的驱动单元的动作，而其他方向上的驱动单元无需做有效动作的运动，故本实用新型属于一种部分解耦的并联机构。具有结构简单，结构紧促、负载能力强、生产效率高、自动化程度高、重复误差小、成本低、实用性强的特点。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型中支链的示意图；

图中：机座(1)、第一龙门架(21)、第二龙门架(22)、动平台(3)、驱动单元(4)、固定块(5)、第一从动臂(6)、关节(7)、第二从动臂(8)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对实用新型内容进行说明：

如图1所示，本实用新型的正交三自由度平移并联机器人机构，，包括机座1、第一龙门架21、第二龙门架22、动平台3以及布置在所述龙门架、机座与动平台之间的四条相互之间呈空间正交分布的支链组成。

如图2所示，所述支链由固定块5、第一从动臂6、第二从动臂8和关节7组成，所述第一从动臂6的一端与固定块5之间转动连接，第一从动臂6的另一端与第二从动臂8之间通过关节7转动连接，支链一端通过固定块5安装在两个龙门架或机座1上，支链另一端与动平台3铰接；

所述机座1由四条呈矩形框架式结构布置的型材组成，两个龙门架结构相同，呈对称布置固定在机座1上，第一支链和第二支链分别连接在两个龙门架顶梁上，第三支链连接在机座1的一根型材上，该型材位于两个龙门架之间，第四支链连接在一个龙门架的立柱上，第三支链和第四支链分别位于机座1两侧；

支链与龙门架或机座1连接的顶梁、立柱或型材上均安装有导轨，导轨与其固定的顶梁、立柱或型材平行，导轨上安装有滑块及驱动滑块沿着导轨移动的驱动单元4，支链通过固定块安装在滑块上。

龙门架由三条型材组成，分别固接于机座1两端的侧壁上，动平台3上设有安装孔，四条支链通过销或轴与动平台3连接，两个龙门架之间由一条型材连接；所述驱动单元4为直线滑台结构。

现结合图1对本实用新型的工作原理作以说明：

首先，先以X方向上的运动为例，当接收到同步的控制指令，两个龙门架顶梁上的驱动单元4上的步进电机同时驱动滑块带动两个支链沿X方向做同步平动实现动平台3在X方向上的单向运动。

其次，以Y方向上的运动为例。当接收到控制指令，机座1型材上的驱动单元4的步进电机驱动滑块，带动第三支链沿Y方向做平动，带动第一，第二支链实现绕平行于X轴线方向的摆动，实现动平台3在Y方向上的单向运动。

然后，以Z方向上的运动为例，当接收到控制指令，龙门架立柱上的驱动单元4的步进电机驱动滑块，带动第四支链沿Z方向做平动，带动第三支链实现绕Y轴线方向的摆动，实现动平台3在Z方向上的单向运动。

通过以上三种运动形式的分析，可以得知本实用新型一种正交三自由度平移并联机器人机构在某个方向的平动仅仅依赖于该方向上的驱动单元的动作，而其他方向上的驱动单元无需做有效动作的运动，故本实用新型属于一种部分解耦的并联机构。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种正交三自由度平移并联机器人机构，其特征在于：包括机座(1)、两个龙门架、动平台(3)以及布置在所述两个龙门架、机座(1)与动平台(3)之间的四条相互之间呈空间正交分布的支链；

所述支链由固定块(5)、第一从动臂(6)、第二从动臂(8)和关节(7)组成，所述第一从动臂(6)的一端与固定块(5)之间转动连接，第一从动臂(6)的另一端与第二从动臂(8)之间通过关节(7)转动连接，支链一端通过固定块(5)安装在两个龙门架或机座(1)上，支链另一端与动平台(3)铰接；

所述机座(1)由四条呈矩形框架式结构布置的型材组成，两个龙门架结构相同，呈对称布置固定在机座(1)上，第一支链和第二支链分别连接在两个龙门架顶梁上，第三支链连接在机座(1)的一根型材上，该型材位于两个龙门架之间，第四支链连接在一个龙门架的立柱上，第三支链和第四支链分别位于机座(1)两侧；

支链与龙门架或机座(1)连接的顶梁、立柱或型材上均安装有导轨，导轨与其固定的顶梁、立柱或型材平行，导轨上安装有滑块及驱动滑块沿着导轨移动的驱动单元(4)，支链通过固定块安装在滑块上。

2.根据权利要求1所述的正交三自由度平移并联机器人机构，其特征在于：所述龙门架由三条型材组成，分别固接于机座(1)两端的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的正交三自由度平移并联机器人机构，其特征在于：所述动平台(3)上设有安装孔，四条支链通过销或轴与动平台(3)连接。

4.根据权利要求1所述的正交三自由度平移并联机器人机构，其特征在于：两个龙门架之间由一条型材连接。

5.根据权利要求1所述的正交三自由度平移并联机器人机构，其特征在于：所述驱动单元(4)为直线滑台结构。