CN119036418A - 含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构。该机构由动平台、静平台以及连接动静平台的三条相同支链以及一条中间支链组成。三条相同支链沿静平台周向间隔120°均匀布置。所述三条相同支链均由主动臂和从动臂组成，且主动臂和从动臂采用球副连接。所述中间支链由中间部件，以及分别连接静平台与动平台的六根辅助杆组成。其中，辅助杆的两端分别采用两个虎克铰连接中间部件与静平台或动平台。该机构可实现空间三平动，且具有结构紧凑，灵活度高，减少轴承使用等优点。

Description

含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构

技术领域

本发明属于工业机器人领域，特别涉及一种含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构。

背景技术

制造业是国民经济的主要支柱，也是我国经济“创新驱动、转型升级”的主战场。近年来，工业机器人技术飞速发展，广泛应用于航空/航天、汽车、电子、食品、医疗等领域。

串联机器人和并联机器人是工业机器人的两种常见形式。相较于串联机器人，并联机器人具有速度快、误差累积小、动态响应快等优点，应用上与串联机器人互补，近年来被广泛研究。尤其是少自由度并联机器人，以其优良动态特性在学术界与工业界日渐引起重视。

发明内容

本发明提供一种灵活性强、制造成本低、结构简单，且可实现空间三平动的四支链并联机器人机构。

本发明为一种含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构。该发明主要由静平台部分、动平台部分，以及布置在静平台和动平台之间的三条相同支链(分别命名为：第一支链、第二支链、第三支链)和一条中间支链组成。

所述静平台部分包括静平台框架，与三条相同支链对应的三个电机及和电机固连的减速器装置，以及与中间支链连接的小连接件组成。其中，三组电机及和电机固连的减速器装置构成的驱动装置周向间隔120°布置在静平台框架上。静平台上表面处设置法兰盘，便于后续工程安装。所述与中间支链连接的小连接件固定于静平台框架下表面处。

所述三条相同支链由主动臂、球轴，以及从动臂组成。其中，主动臂与减速器的输出轴固定连接。球轴固定于主动臂末端。所述从动臂与球轴之间以球副的形式连接。所述一条中间支链由三角件、小连接件、虎克铰，以及杆件组成。其中，三角件的上、下表面分别固连三个小连接件。所述杆件两端分别采用虎克铰连接静平台和三角件，或者动平台和三角件。其中，上侧三根杆件的转轴方向相同，下侧三根杆件的转轴方向相同。

所述动平台部分由动平台框架、球轴、末端执行器，以及小连接件组成。其中，末端执行器固连在动平台框架中心位置。小连接件固连于动平台上表面，且与中间支链下端的三根杆件以虎克铰的形式连接。所述球轴固连于动平台框架上，且周向间隔120°布置在动平台框架上。

相对于现有机构，本发明的优点在于：

本发明的含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构具有高速，高灵活度等特性。由于机构整体对于球副的广泛应用，使机构整体减少了轴承的使用。同时添加中间支链约束动平台的转动，以令该机构实现三平动，从而使该机构结构紧凑，提高整体机构的灵活性。

附图说明

图1为本发明含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构的结构示意图；

图2为本发明静平台部分(不含小连接件)的结构示意图；

图3为本发明三条相同支链中的主动臂部分的结构示意图；

图4为本发明三条相同支链中的从动臂的结构示意图；

图5为本发明中间支链及小连接件的结构示意图；

图6为本发明动平台部分(不含小连接件)的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

结合附图1所示，含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构由静平台部分I，动平台部分IV，以及布置在静平台部分与动平台部分之间的三条相同支链II和一条中间支链III组成。

静平台部分I(不含小连接件)如图2所示。所述静平台部分I由静平台框架1、驱动电机3、减速器2，以及小连接件7组成。其中，驱动电机3与减速器2固定连接构成机构的驱动模块。三组驱动模块沿静平台框架1周向间隔120°布置在静平台框架1上，且与静平台框架1之间固定连接。所述静平台框架1上表面中心位置设置法兰盘，便于后续工程安装。所述三个小连接件7固连于静平台框架1的下表面中心位置，且三个小连接件7呈等边三角形布置。

动平台部分IV(不含小连接件)如图6所示。所述动平台部分IV由动平台框架10、球轴5、末端执行器11，以及小连接件7组成。其中，三个球轴5沿动平台框架10周向间隔120°布置在动平台框架10上，且与动平台框架10之间固定连接。所述末端执行器11布置在动平台框架10的中心位置，且与动平台框架10固定连接。所述三个小连接件7固连于动平台框架10的上表面中心位置，且三个小连接件7呈等边三角形布置。

所述三条相同支链II均由主动臂部分及从动臂6组成。其中，主动臂部分由主动臂4及球轴5组成，如图3所示。所述球轴5固连于主动臂4的输出端。主动臂4的输入端与减速器的输出轴固连。所述从动臂6如图4所示。从动臂6分别与主动臂部分和动平台部分IV之间采用球副连接。

所述一条中间支链III由三角件9、杆件8，以及小连接件7组成，如图5所示。其中，三角件9的上下表面分别固连三个小连接件7。图5中上端三根杆件8的两端分别通过虎克铰连接三角件9上端的小连接件7与静平台部分I中的小连接件7。图5中下端三根杆件8的两端分别通过虎克铰连接三角件9下端的小连接件7与动平台部分IV中的小连接件7。所述上端三根杆件8在运动过程中始终保持平行，且虎克铰的轴线相同。所述下端三根杆件8在运动过程中同样始终保持平行，且虎克铰的轴线相同。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构，包括静平台单元、动平台单元，以及布置在静平台和动平台之间的三条相同支链和一条中间支链。其中静平台部分由静平台框架、驱动电机、减速器以及连接件组成。所述驱动电机和减速器固连，且三组驱动电机和减速器沿静平台周向间隔120°均匀布置，固定于静平台框架上。所述三个连接件固连于静平台下表面中心位置，且三个连接件构成等边三角形。所述静平台框架上设置法兰盘，便于后续工程应用。所述动平台由动平台框架、末端执行器、连接件，以及球轴组成。其中，球轴、末端执行器，以及连接件均固连在动平台框架上。所述三条相同支链(分别命名为第一支链、第二支链、第三支链均由主动臂、球轴，以及从动臂组成，且主动臂与从动臂之间采用球副连接。其中，主动臂与减速器输出轴固连。所述中间支链由三角件、连接件、虎克铰，以及杆件组成。其中，三角件的上侧和下侧分别固连三个连接件。所述杆件的两端分别采用虎克铰连接三角件和静平台或三角件和动平台。

2.根据权利要求1所述的一种含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构，其特征在于：中间支链的结构。

3.根据权利要求1所述的一种含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构，其特征在于：三条相同支链的整体结构。

4.根据权利要求1所述的一种含被动闭环约束支链的三平动并联机器人机构，其特征在于：动平台的设计。