CN208812084U - 一种新型直线驱动并联机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人结构领域，为一种直线驱动并联机器人，包括动平台、定平台、直线电机、直线导轨、直线滑块和三条传动支链，每条传动支链包括一根连接杆、一根多连接杆、两根平行连接杆；直线导轨固定安装在定平台上，直线电机放置在直线导轨外沿,并固定在定平台上，直线滑块安装在直线导轨上组成移动副；在每条传动支链中，连接杆与直线滑块铰接组成转动副，连接杆与多连接杆铰接组成转动副，多连接杆与定平台铰接组成转动副，平行连接杆的两端分别与多连接杆和动平台铰接,构成平行四边形运动链。本实用新型通过控制直线电机驱动直线滑块,将直线滑块的线性移动传递到动平台上,实现动平台的空间三自由度运动的精确控制。

Description

一种新型直线驱动并联机器人

技术领域

本实用新型涉及利用Delta并联机构实现空间三自由度移动的直线驱动并联机器人,属于并联机器人机构设计领域。

背景技术

Delta并联机器人因其基座平台和运动平台都呈三角形的形状而得名。Delta并联机器人作为并联机构的一种,具有诸多优点和各种可能的应用,是目前商业应用最成功的机器人之一。在电子、食品和医药等行业中普遍存在，诸如抓取、分拣以及包装等大量的重复性操作。高速并联机器人以其高速、清洁、低维护等特性较好的满足了这类工程需要,成功地取代了以往的人工操作。

Delta机器人机构是一种含有闭环子链，且具有三个自由度移动的并联机器人机构。它有两个三角形平台,即位于上方的基座平台和位于下方的运动平台,基座平台的三边通过三条完全相同的运动链,分别连接到运动平台的三条边上。每条运动链有一个由四个回转副与杆件组成的平行四边形闭环运动链,此闭环运动链再与一个带驱动关节的驱动臂相串联,这三条运动链决定了运动平台的运动特性。

至今为止,并联机器人的驱动系统大多为三个电机分别驱动转动副,从而带动三组平行四边形支链机构,实现动平台的平动,从而实现机器人的快速抓取等动作。但是这类并联机器人受自身产生的震动影响较大,在用于生产时需要加载防震装置,或者加装防震性能较好的安装支架,使得机器人的使用成本、整体移动、运输的成本大大增加，为用户带来了不便。而且震动影响了并联机器人的精度，在一些精密加工的工序中，对产品的质量影响极大。为此中国学者在直线型并联机器人上进行了突破性研究(如专利申请号为201310101511.8、公开号为CN103192364A、公开日为2013年7月10日的改进型Delta并联机器人；专利号为201520915234.9、公开号为CN205201512U、公开日为2016年5月4日的直线型并联机器人结构；专利号为201621074085.9、公开号为CN206048179U、公开日为2017年3月29日的直线型并联机器人)，但是这些并联机器人依然存在震动较大、工作空间受限、承载性及运动控制精度不足的缺陷。

发明内容

为解决现有技术所存在的上述问题,本实用新型提供一种新型直线驱动并联机器人,通过控制直线电机驱动直线滑块,将直线滑块的线性移动传递到动平台上,实现动平台的空间三自由度运动的精确控制，具有震动小、工作空间大、承载性高、运动控制精确高效等特点。

本实用新型采用如下技术方案来实现：一种新型直线驱动并联机器人，包括动平台、定平台、三个直线电机、三根直线导轨、三块直线滑块和三条传动支链，每条传动支链包括一根连接杆、一根多连接杆、两根平行连接杆；三根直线导轨均固定安装在定平台上，三个直线电机分别放置在三根直线导轨外沿,并固定在定平台上，三块直线滑块分别安装在三根直线导轨上组成移动副；在每条传动支链中，连接杆与直线滑块铰接组成转动副，连接杆与多连接杆铰接组成转动副，多连接杆与定平台铰接组成转动副，平行连接杆的两端分别与多连接杆和动平台铰接,构成平行四边形运动链。

优选地，所述三条传动支链呈120度夹角均布在定平台上,每条传动支链中转动副轴线相互平行且与动平台所在平面平行。

优选地，在每条传动支链中，多连接杆的下端通过两个球铰分别与平行连接杆铰接，组成球副。

优选地，在每条传动支链中，平行连接杆的下端通过两个球铰分别与动平台铰接，组成球副。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：

1、在本实用新型机器人结构中，由于连接杆、多连接杆、平行连接杆的特殊连接，当直线滑块滑动带动连接杆时，多连接杆绕其与定平台的铰接处有更大的转矩，从而使得由平行连接杆铰接的动平台能轻松地在空间三自由度中运动，大大提高了并联机构的承载性。

2、本实用新型通过控制直线电机驱动直线滑块,经传动系统将直线滑块的线性移动传递到动平台上，直线电机驱动直线滑块在水平直线导轨的平稳移动使得传递的动力更加稳定，便于控制，有效地减小了机构的震动，也减小了因震动带来的误差，从而实现了动平台的空间三自由度运动的精确控制。

附图说明

图1为本实用新型直线驱动并联机器人的结构示意图；

图2为本实用新型直线驱动并联机器人的俯视图；

图3为本实用新型直线驱动并联机器人的立体图；

图4为本实用新型直线驱动并联机器人中单条传动链的结构示意图；

图中：1-直线电机、2-直线导轨、3-直线滑块、4-定平台、5-连接杆、6-多连接杆、7-球铰、8-平行连接杆、9-球铰、10-动平台、11-移动副、12-转动副、13-转动副、14-转动副、15-球副、16-球副。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

请参阅图1-3，本实用新型直线驱动并联机器人结构，包括直线电机1、直线导轨2、直线滑块3、定平台4、连接杆5、多连接杆6、球铰7、平行连接杆8、球铰9及动平台10。定平台4固定在天花板上,直线导轨2设有三根且均固定安装在定平台上,三根直线导轨呈120度周向均布在定平台上。直线电机1也设有三个，三个直线电机1分别放置在三根直线导轨外沿,并固定在定平台4上。三块直线滑块3分别安装在三根直线导轨上，组成移动副11；连接杆5上端与直线滑块3铰接，组成转动副12；多连接杆6上端与定平台4铰接，组成转动副13，多连接杆6下端与连接杆5下端铰接，组成转动副14；当直线滑块3沿直线导轨水平滑动时，多连接杆和连接杆都会绕着铰接处转动；多连接杆6下端通过两个球铰7分别与平行连接杆8铰接组成球副15。平行连接杆8下端通过两个球铰9分别与动平台10铰接组成球副16。

也就是说，本实用新型设有三条传动支链，每条传动支链包括一根连接杆、一根多连接杆、两根平行连接杆。在每条传动支链中，连接杆与直线滑块铰接，组成转动副；连接杆与多连接杆铰接，组成转动副；多连接杆与定平台铰接，组成转动副；平行连接杆两两一组,两端分别与多连接杆和动平台通过球副铰接,构成平行四边形运动链。三条传动支链可组成传动系统。在传动系统中,三条传动支链呈120度夹角均布,每条传动支链中转动副轴线相互平行且与动平台所在平面平行。

图4示意了本实用新型并联机器人结构中单条传动链的结构。直线电机1通电，使直线滑块3在直线导轨2上水平滑动，带动连接杆5整体的水平移动，并使连接杆绕铰接处转动；连接杆5下端带动多连接杆6绕两者铰接处发生相对转动，并使多连接杆绕与定平台的铰接处产生转动；平行连接杆8随多连接杆6做移动,动平台10随平行连接杆做移动。另外两条传动链也做同样的运动，从而带动动平台在空间三自由度中的运动。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和较佳实施方式。通过控制三个直线滑块的位移转化为动平台在空间三自由度上的运动实现了此结构震动小、工作空间大、运动控制精确高效的特点；多连接杆通过利用连接杆牵拉绕定平台转动的连接方式提高了动平台的负载，从而提高了并联机器人的负载性。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型直线驱动并联机器人，其特征在于，包括动平台、定平台、三个直线电机、三根直线导轨、三块直线滑块和三条传动支链，每条传动支链包括一根连接杆、一根多连接杆、两根平行连接杆；三根直线导轨均固定安装在定平台上，三个直线电机分别放置在三根直线导轨外沿,并固定在定平台上，三块直线滑块分别安装在三根直线导轨上组成移动副；在每条传动支链中，连接杆与直线滑块铰接组成转动副，连接杆与多连接杆铰接组成转动副，多连接杆与定平台铰接组成转动副，平行连接杆的两端分别与多连接杆和动平台铰接,构成平行四边形运动链。

2.根据权利要求1所述的新型直线驱动并联机器人，其特征在于，所述三条传动支链呈120度夹角均布在定平台上,每条传动支链中转动副轴线相互平行且与动平台所在平面平行。

3.根据权利要求1所述的新型直线驱动并联机器人，其特征在于，在每条传动支链中，多连接杆的下端通过两个球铰分别与平行连接杆铰接，组成球副。

4.根据权利要求1所述的新型直线驱动并联机器人，其特征在于，在每条传动支链中，平行连接杆的下端通过两个球铰分别与动平台铰接，组成球副。