一種同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，包括框架、靜平臺、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。所述靜平臺固定在框架上；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)固定在所述靜平臺上。所述二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、第一旋轉(zhuǎn)支撐座、第二旋轉(zhuǎn)支撐座、第一運(yùn)動支鏈、第二運(yùn)動支鏈、動平臺、吸嘴。根據(jù)本實(shí)用新型所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)量小于其真實(shí)的運(yùn)動自由度數(shù)量，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本減少，并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度好，運(yùn)動速度快。
【專利說明】
一種同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在輕工、食品、藥品和電子行業(yè)的自動化生產(chǎn)線中，諸如分揀、包裝、封裝、焊接等作業(yè)很多利用機(jī)器人執(zhí)行。而在眾多的機(jī)器人中，常采用并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)多方位的快速運(yùn)動。并聯(lián)機(jī)器人與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人相比，具有以下特點(diǎn):
[0003]I)運(yùn)動精度和重復(fù)精度高；
[0004]2)運(yùn)動速度快，動態(tài)響應(yīng)好；
[0005]3)占地空間較小。
[0006]由于上述特點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)器人得以廣泛應(yīng)用。但同時，傳統(tǒng)機(jī)器人驅(qū)動電機(jī)數(shù)量和機(jī)器人自由度數(shù)量相等。為實(shí)現(xiàn)所需要的自由度數(shù)量，要保證足夠的驅(qū)動自由度數(shù)量，就需要足夠的驅(qū)動部件，這大大增加了機(jī)器人的制造成本。這也成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提出一種同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其驅(qū)動機(jī)構(gòu)的自由度(驅(qū)動電機(jī))數(shù)量為三，可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動自由度數(shù)量為四，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)量小于其真實(shí)的運(yùn)動自由度數(shù)量，使得結(jié)構(gòu)簡單，減少了一個自由度及相關(guān)部件，使得制造成本大大減少，并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度好，運(yùn)動速度快。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0009]—種同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，包括框架、靜平臺、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0010]所述靜平臺固定在框架上;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)固定在所述靜平臺上。
[0011]所述二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、第一旋轉(zhuǎn)支撐座、第二旋轉(zhuǎn)支撐座、第一運(yùn)動支鏈、第二運(yùn)動支鏈、動平臺、吸嘴。
[0012]所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸豎直向下地連接第一旋轉(zhuǎn)支撐座和第二旋轉(zhuǎn)支撐座。
[0013]所述并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動和第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動，所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動設(shè)置于所述第一旋轉(zhuǎn)支撐座上，所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動設(shè)置于所述第二旋轉(zhuǎn)支撐座上。
[0014]所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動和所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動在同一軸線上;所述第一運(yùn)動支鏈和所述第二運(yùn)動支鏈位于同一個平面內(nèi)；所述第一運(yùn)動支鏈一端與第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端與所述第二運(yùn)動支鏈相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。
[0015]所述第二運(yùn)動支鏈的一端與所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動的輸出軸相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端與所述第一運(yùn)動支鏈相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。
[0016]所述動平臺通過轉(zhuǎn)動軸與所述第一運(yùn)動支鏈連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副;動平臺上安裝有吸嘴;旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸與吸嘴的中心軸平行，并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸與吸嘴的中心軸構(gòu)成的平面與第一運(yùn)動支鏈和第二運(yùn)動支鏈所處的平面平行。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人的另一視角結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人的軸線示意圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型一種同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動示意圖。
[0021](注意:附圖中的所示結(jié)構(gòu)只是為了說明本實(shí)用新型特征的示意，并非是要依據(jù)附圖所示結(jié)構(gòu)。)
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1-3所示，根據(jù)本實(shí)用新型所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人包括框架1、靜平臺2、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu);框架I為固定位置的平臺，靜平臺2固定在框架I上，也是固定位置的平臺；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括彎頭減速機(jī)3和第一驅(qū)動電機(jī)4，所述彎頭減速機(jī)3安裝在靜平臺2上，驅(qū)動電機(jī)4與彎頭減速機(jī)3連接，用于驅(qū)動彎頭減速機(jī)3。
[0023]所述二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、第一旋轉(zhuǎn)支撐座5、第二旋轉(zhuǎn)支撐座6、第一運(yùn)動支鏈、第二運(yùn)動支鏈、動平臺13、吸嘴12。所述并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動和第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動，所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動設(shè)置于所述第一旋轉(zhuǎn)支撐座5上，所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動設(shè)置于所述第二旋轉(zhuǎn)支撐座6上。所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動包括第二驅(qū)動電機(jī)7和第二減速機(jī)，所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動包括第三驅(qū)動電機(jī)8和第三減速機(jī)。所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動和所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動在同一軸線上。所述彎頭減速機(jī)3的輸出軸作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸AI，該輸出軸Al豎直向下地同時連接旋轉(zhuǎn)支撐座5和旋轉(zhuǎn)支撐座6，以同時驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)支撐座5和第二旋轉(zhuǎn)支撐座6水平360度旋轉(zhuǎn)。
[0024]第一運(yùn)動支鏈和第二運(yùn)動支鏈位于同一個平面內(nèi)。
[0025]所述第一運(yùn)動支鏈包括:第一主動桿18和第一從動桿組;所述第一從動桿組包括:第一從動桿17、第二從動桿16、第三從動桿15、第四從動桿14和第五從動桿U。其中第二從動桿16、第三從動桿15、第四從動桿14和第五從動桿11首尾相連構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。
[0026]所述第一主動桿18—端通過轉(zhuǎn)動軸A2與所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端通過轉(zhuǎn)動軸A4連接第一從動桿組構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。所述第一從動桿17—端通過轉(zhuǎn)動軸AlO連接在第一旋轉(zhuǎn)支撐座5上構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端通過轉(zhuǎn)動軸A9連接第二從動桿16和第三從動桿15分別構(gòu)成兩個轉(zhuǎn)動副。所述第一主動桿18與所述第一從動桿17、第二從動桿16、以及第一旋轉(zhuǎn)支撐座5首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。
[0027]所述第二運(yùn)動支鏈包括第二主動桿9和第六從動桿10。
[0028]所述第二主動桿9一端通過轉(zhuǎn)動軸A2與固定在所述旋轉(zhuǎn)支撐座6上的所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端通過轉(zhuǎn)動軸A3連接所述第六從動桿10構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。所述第六從動桿10的另一端通過轉(zhuǎn)動軸A5連接第五從動桿11構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。所述第二主動桿9與所述第六從動桿10、第五從動桿11、第一主動桿18首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。
[0029]所述動平臺13通過轉(zhuǎn)動軸A6與所述第四從動桿14、第五從動桿11連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。所述動平臺13上安裝有吸嘴12，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸Al與所述吸嘴12的中心軸A7平行，并且，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸Al與所述吸嘴12的中心軸A7構(gòu)成的平面與所述第一運(yùn)動支鏈和所述第二運(yùn)動支鏈所處的平面平行。
[0030]這幾組平行四邊形機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計要求，軸AlO與軸A2所處的平面始終是平行于地面的，這樣就保證了吸嘴中心軸A7始終垂直于地面。
[0031 ]如圖4所示，所述四自由度運(yùn)動步驟如下:
[0032]步驟一:將第一運(yùn)動支鏈和第二運(yùn)動支鏈所在的平面旋轉(zhuǎn)至與平面NA-NB-NC-ND平行，將物體從抓取點(diǎn)NA經(jīng)過點(diǎn)NB和點(diǎn)NC搬運(yùn)至點(diǎn)ND;
[0033]步驟二:將第一運(yùn)動支鏈和第二運(yùn)動支鏈所在的平面旋轉(zhuǎn)一定角度，這個角度就是物體的抓取點(diǎn)NA和放置點(diǎn)N I的夾角；
[0034]步驟三:將物體從點(diǎn)NE放下置于點(diǎn)NF，再將第一運(yùn)動支鏈和第二運(yùn)動支鏈所在的平面旋轉(zhuǎn)至與平面NE-NG-NH-N I平行，再從NF抓取物體提升至點(diǎn)NE ；
[0035]步驟四:機(jī)器人物體從點(diǎn)NE經(jīng)過點(diǎn)NG和點(diǎn)NH搬運(yùn)至放置點(diǎn)N I。
[0036]至此，物體就從抓取點(diǎn)NA搬運(yùn)至放置在點(diǎn)N I，即實(shí)現(xiàn)了四自由度的運(yùn)動。
[0037]綜上所述，本實(shí)用新型同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人通過三個驅(qū)動電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)四個自由度的運(yùn)動，能夠抓取物體，做三個自由度的平移和一個自由度的旋轉(zhuǎn)，由于采用純并聯(lián)機(jī)構(gòu)，易于控制、動平臺工作空間大、分布對稱，設(shè)計簡單，易于安裝和維護(hù)。這種機(jī)構(gòu)的特殊性，使得結(jié)構(gòu)簡單，減少了一個自由度及相關(guān)部件，使得制造成本大大減少，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度好，運(yùn)動速度快。
[0038]以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，包括框架(I)、靜平臺(2)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于: 所述靜平臺(2)固定在框架(I)上； 所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)固定在所述靜平臺(2)上； 所述二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、第一旋轉(zhuǎn)支撐座(5)、第二旋轉(zhuǎn)支撐座(6)、第一運(yùn)動支鏈、第二運(yùn)動支鏈、動平臺(13)、吸嘴(12); 所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸豎直向下地連接第一旋轉(zhuǎn)支撐座(5)和第二旋轉(zhuǎn)支撐座(6)； 所述并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動和第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動，所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動設(shè)置于所述第一旋轉(zhuǎn)支撐座上，所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動設(shè)置于所述第二旋轉(zhuǎn)支撐座上； 所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動和所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動在同一軸線上;所述第一運(yùn)動支鏈和所述第二運(yùn)動支鏈位于同一個平面內(nèi)；所述第一運(yùn)動支鏈一端與第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端與所述第二運(yùn)動支鏈相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副； 所述第二運(yùn)動支鏈的一端與所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動的輸出軸相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端與所述第一運(yùn)動支鏈相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副； 所述動平臺(13)通過轉(zhuǎn)動軸與所述第一運(yùn)動支鏈連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副;動平臺(13)上安裝有吸嘴(12);旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸與吸嘴的中心軸平行，并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輸出軸與吸嘴的中心軸構(gòu)成的平面與第一運(yùn)動支鏈和第二運(yùn)動支鏈所處的平面平行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于: 所述第一運(yùn)動支鏈包括第一主動桿(18)和第一從動桿組;所述第一主動桿(18)—端通過轉(zhuǎn)動軸與所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端通過轉(zhuǎn)動軸連接第一從動桿組構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于: 所述第一從動桿組包括第一從動桿(I7)、第二從動桿(I6)、第三從動桿(15)、第四從動桿(14)和第五從動桿(11);所述第一從動桿(17)—端通過轉(zhuǎn)動軸連接在第一旋轉(zhuǎn)支撐座上構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端通過轉(zhuǎn)動軸連接第二從動桿(16)和第三從動桿(15)分別構(gòu)成兩個轉(zhuǎn)動副。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于: 所述第二運(yùn)動支鏈包括第二主動桿(9)和第六從動桿(10)，所述第二主動桿一端通過轉(zhuǎn)動軸與固定在所述旋轉(zhuǎn)支撐座上的所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，另一端通過轉(zhuǎn)動軸連接所述第六從動桿(10)構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，所述第六從動桿(10)的另一端通過轉(zhuǎn)動軸連接第五從動桿(11)構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于: 所述第一主動桿與所述第一從動桿(17)、第二從動桿(16)、以及第一旋轉(zhuǎn)支撐座(5)首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于: 所述第二主動桿(9)與所述第六從動桿(10)、第五從動桿(11)、第一主動桿首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于: 所述動平臺通過轉(zhuǎn)動軸與所述第四從動桿(14)、第五從動桿(11)連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的同軸驅(qū)動的偽四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于: 所述第一運(yùn)動支鏈驅(qū)動包括第二驅(qū)動電機(jī)(7)和第二減速機(jī)，所述第二運(yùn)動支鏈驅(qū)動包括第三驅(qū)動電機(jī)(8)和第三減速機(jī)。
【文檔編號】B25J9/00GK205651340SQ201620505814
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月30日 公開號201620505814.5, CN 201620505814, CN 205651340 U, CN 205651340U, CN-U-205651340, CN201620505814, CN201620505814.5, CN205651340 U, CN205651340U
【發(fā)明人】張巖嶺, 趙亮, 王飛, 白相林, 李增強(qiáng), 喬智
【申請人】哈工大機(jī)器人集團(tuán)有限公司