CN211729162U - 一种并联空间位移驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联空间位移驱动装置，包括机架，还包括复数个联动机构和工装平台；每个联动机构均包括：连杆和直线运动单元；三个直线运动单元沿周向均匀设置于机架上，连杆的一端与直线运动单元中的滑动件活动连接、另一端与工装平台活动连接；滑动件沿直线移动从而改变工装平台的空间位置。本发明具有的有益效果：无需安装减速机，还能保证定位精度和响应速度，电机不参与空间移动，减小系统惯量，有利于快速移动，因此，运动的部件轻量化。

Description

一种并联空间位移驱动装置

技术领域

本发明属于机械手技术领域，具体涉及一种并联空间位移驱动装置。

背景技术

近年来，随着社会经济的飞速发展以及机器人研究的不断深入，工厂从以往依靠人工运送物料的方式已经逐步开始朝向自动化方式发展，这种方式不仅效率高，而且大大降低了工人在操作中潜在的危险。目前常见的机械手为关节式机械手，其外形类似人的手臂，其工作原理是通过多个驱动装置带动不同的组件实现多自由度的移动控制。像这种多自由度搬运机器手存在结构复杂、成本高、应用范围窄、定位精度差等缺点。并且一些串联机构多为电机直接安装在转轴上，使运动部件重量增加，难以实现高速的运动，串联机构机械手转轴通常需要谐波减速机，造价高，而且还会叠加误差造成精度下降。

因此，针对上述问题，有必要提供一种改良的多自由度机械手，克服以上缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种并联空间位移驱动装置，可以实现快速移动，保证定位精度和响应速度。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种并联空间位移驱动装置，包括机架，还包括复数个联动机构和工装平台；每个所述联动机构均包括：连杆和具有滑动件的直线运动单元；所述三个直线运动单元沿周向设置于所述机架上，所述连杆的一端与所述直线运动单元中的滑动件活动连接、另一端与所述工装平台活动连接；所述滑动件沿直线移动从而改变所述工装平台的空间位置。

进一步地，所述三个滑动件的移动方向相互平行。

进一步地，所述直线运动单元包括：驱动单元、丝杠和导轨，所述滑动件与所述丝杠构成螺纹配合，所述滑动件与所述导轨构成直线滑动配合，所述驱动单元的输出轴连接所述丝杠的端部。

进一步地，所述驱动单元为电机。

进一步地，每个所述联动机构中，所述连杆的数目为两个，所述连杆以相互平行的方式设置。

进一步地，所述机架包括主支撑和副支撑架，所述主支撑架立于地面上，所述副支撑架设置于所述主支撑架的上部；所述直线运动单元设置于所述副支撑架上。

进一步地，所述副支撑架为六棱柱结构的框架。

进一步地，所述连杆为碳纤维杆。

进一步地，所述的复数个联动机构的数量为大于或等于3个。

进一步地，所述的复数个滑动件的移动方向相互平行。

进一步地，还包括工件传输装置。

本发明具有的有益效果：

1.本发明中的驱动装置有利于快速移动。

2.相对串联机械手来说，结构稳定，刚性好，误差不叠加。

3.传动结构采用碳纤维杆，质量轻，惯量小，动作快，同时强度高，可实现多个自由度的动作。

4.工装平台上可连接喷涂装置，抓取装置，气动装置等不同工作装置以实现不同场合下的不同作用。

5.机构结构简单，可靠性高，成本低廉。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的结构立体图；

图2为图1所示实施例中联动机构的结构立体图；

图3为图1所示实施例中机架的结构立体图；

图4为本发明中工件输送装置的结构示意图；

图5为本发明另一个优选实施例的结构立体图。

附图标记：

1机架；1.1主支撑架；1.2副支撑架；2联动机构；2.1导轨；2.2滑动件；2.3连杆；2.4驱动单元；3工装平台；4工件输送装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种实施例是将本装置用于分段式工位机器人，该工位机器人采用并联结构，惯量小，动作快。

实施例一

如图1至3所示，一种并联空间位移驱动装置，包括机架1，还包括复数个联动机构2和一个工装平台3；每个联动机构2均包括：连杆2.3和直线运动单元；直线运动单元沿周向均匀布置且垂直于机架的工作台面，并设置于机架1上，如图1中A点和B点之间设置一个直线运动单元，C点和D点之间设置一个直线运动单元，E点和F点之间设置一个直线运动单元。连杆2.3的一端与直线运动单元中的滑动件2.2活动连接、另一端与工装平台3活动连接；滑动件2.2沿直线移动从而改变工装平台3的空间位置，滑动件2.2的移动方向相互平行。

使用时，每个联动机构2中的滑动件2.2被设定为不同的移动距离，由于连杆2.3为刚性件，因此根据滑动件2.2在竖直方向上的不同位置从而使工装平台3达到预设位置。

所谓“活动连接”是指，使相连接的两部件具有两个以上自由度的连接方式，如通过关节轴承等部件实现的连接均可看作是活动连接，该种连接方式相对于铰接具有更多的自由度。

作为优选方案，直线运动单元包括：驱动单元2.4、丝杠和导轨2.1，滑动件2.2与丝杠构成螺纹配合，滑动件2.2与导轨2.1构成直线滑动配合，驱动单元2.4的输出轴连接丝杠的端部。通过驱动丝杠使滑动件2.2产生沿导轨2.1长度方向的移动从而实现工装平台3空间位置的改变，其相应速度快、控制精度高，能够使工装平台3更快速的到达预设位置。

作为优选方案，驱动单元2.4为伺服电机。伺服电机更适合较高精度要求的控制场合，因此配合丝杠使用能够实现工装平台3的高精度移动。三个驱动单元2.4彼此相互独立，这就导致相比较于现有技术里的串联式机械手，每个驱动单元2.4的驱动负载几乎相同且均固定不产生移动，进一步减小系统惯量，更不会出现误差叠加，提高了移动速度和定位精度。

作为优选方案，每个联动机构2中，连杆2.3的数目为两个，连杆2.3以相互平行的方式设置。

作为优选方案，连杆2.3为碳纤维杆。碳纤维杆具有较高的机械强度以及更轻的质量。

作为优选方案，机架1包括主支撑和副支撑架1.2，主支撑架1.1立于地面上，副支撑架1.2设置于主支撑架1.1的上部；直线运动单元设置于副支撑架1.2上，其中驱动单元2.4设置于副支撑架1.2的顶部。副支撑架1.2用于支撑联动机构2，主支撑架1.1用于支撑副支撑架1.2同时架高联动机构2，使工装平台3能够在Z轴方向具有较宽泛的移动空间。

作为优选方案，副支撑架1.2为六棱柱结构的框架。该形状的副支撑架1.2配合三个均匀设置的直线运动单元，能够为工装平台3在X轴方向和Y轴方向具有较宽泛的移动空间。

如图4所示，作为优选方案，当该驱动装置作为机械手使用以抓取物体时，其还可以配备工件输送装置4，工件输送装置4设于工装平台3的下方，工装平台3上设置夹爪等能够拾取工件的部件。工件输送装置4可以是常规输送带。

实施例二

如图5所示，与实施例一不同之处在于，本实施例中，三个直线运动单元周向均布，但不平行，每个直线运动单元向一侧倾斜一锐角角度，例如10°。通过三个直线运动单元中滑动件2.2的位置的改变实现工装平台3在空间内位置的改变。其原理与实施例一种的平行设置的方案相同，因此不做赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种并联空间位移驱动装置，包括机架（1），其特征在于：还包括复数个联动机构（2）和工装平台（3）；每个所述联动机构（2）均包括：连杆（2.3）和具有滑动件（2.2）的直线运动单元；所述三个直线运动单元沿周向设置于所述机架（1）上，所述连杆（2.3）的一端与所述直线运动单元中的滑动件（2.2）活动连接、另一端与所述工装平台（3）活动连接；所述滑动件（2.2）沿直线移动从而改变所述工装平台（3）的空间位置。

2.根据权利要求1所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：所述三个滑动件（2.2）的移动方向相互平行。

3.根据权利要求1所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：所述直线运动单元包括：驱动单元（2.4）、丝杠和导轨（2.1），所述滑动件（2.2）与所述丝杠构成螺纹配合，所述滑动件（2.2）与所述导轨（2.1）构成直线滑动配合，所述驱动单元（2.4）的输出轴连接所述丝杠的端部。

4.根据权利要求3所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：所述驱动单元（2.4）为电机。

5.根据权利要求1所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：每个所述联动机构（2）中，所述连杆（2.3）的数目为两个，所述连杆（2.3）以相互平行的方式设置。

6.根据权利要求1所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：所述机架（1）包括主支撑架（1.1）和副支撑架（1.2），所述主支撑架（1.1）立于地面上，所述副支撑架（1.2）设置于所述主支撑架（1.1）的上部；所述直线运动单元设置于所述副支撑架（1.2）上。

7.根据权利要求6所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：所述副支撑架（1.2）为六棱柱结构的框架。

8.根据权利要求1所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：所述连杆（2.3）为碳纤维杆。

9.根据权利要求1所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：所述的复数个联动机构的数量为大于或等于3个。

10.根据权利要求1所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：所述的复数个滑动件（2.2）的移动方向相互平行。

11.根据权利要求1所述的一种并联空间位移驱动装置，其特征在于：还包括工件传输装置。

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