專(zhuān)利名稱(chēng)：一種柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開(kāi)了一種含有柔順關(guān)節(jié)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)構(gòu)是一類(lèi)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)互為對(duì)偶關(guān)系的機(jī)械結(jié)構(gòu)，它具有剛度大、承載能力強(qiáng)、誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前并聯(lián)機(jī)構(gòu)多是由剛性運(yùn)動(dòng)副來(lái)傳遞力和運(yùn)動(dòng)，但剛性運(yùn)動(dòng)副間隙會(huì)帶來(lái)的沖撞、摩擦、磨損及潤(rùn)滑問(wèn)題，及高速運(yùn)動(dòng)中，由機(jī)構(gòu)震動(dòng)帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定性等問(wèn)題。柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)構(gòu)中柔順鉸鏈自身的柔性變形來(lái)完成運(yùn)動(dòng)、力和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換，在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)化甚至沒(méi)有運(yùn)動(dòng)副，從而避免了傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的問(wèn)題。在具有機(jī)構(gòu)整體大范圍運(yùn)動(dòng)的一般意義并聯(lián)機(jī)器人上，用柔順關(guān)節(jié)替代傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)副所帶來(lái)的優(yōu)越性尚未被揭示出來(lái)，而這方面的探索性研究如果能有所突破，顯然具有更加深遠(yuǎn)的理論意義和更加廣闊的應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在震動(dòng)、柔順鉸鏈運(yùn)動(dòng)范圍小等問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種具有3個(gè)柔性鉸鏈的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)裝置。在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了柔順鉸鏈，改善了機(jī)構(gòu)本身的震動(dòng)問(wèn)題并有線尺傳感器用于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，提高了機(jī)構(gòu)的精度和穩(wěn)定性。一種柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人裝置，其特征在于:其包括動(dòng)平臺(tái)5，靜平臺(tái)12，三個(gè)線尺傳感器4及三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈；靜平臺(tái)呈成正三角形分布，三個(gè)線尺傳感器4分別位于正三角形的三條邊的中點(diǎn)位置；靜平臺(tái)12上有三個(gè)底座，每個(gè)底座從 上至下分別由托盤(pán)7，減速器8及伺服電機(jī)9構(gòu)成；三個(gè)伺服電機(jī)分別固定于靜平臺(tái)12的三個(gè)角上，三個(gè)減速器8輸出端分別與三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈通過(guò)剛性回轉(zhuǎn)副6連接，所述的運(yùn)動(dòng)支鏈包括主動(dòng)桿1，從動(dòng)桿3，兩者由柔性鉸鏈2連接；從動(dòng)桿與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)剛性回轉(zhuǎn)副6連接；托盤(pán)7位于減速器8與剛性回轉(zhuǎn)副6之間，其上固定一對(duì)限位開(kāi)關(guān)14，在托盤(pán)7上位于主動(dòng)桿正下方固定一個(gè)回零開(kāi)關(guān)13 ;所述三個(gè)電機(jī)及線尺傳感器4各通過(guò)控制線10分別連接于工控機(jī)11。進(jìn)一步，所述的主動(dòng)桿I與從動(dòng)桿3的桿截面為方形空心管結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，主動(dòng)桿與從動(dòng)桿之間的柔性鉸鏈2為C型。所述三個(gè)底座及線尺傳感器4各通過(guò)控制線10分別連接于工控機(jī)11?；赗TLinux系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的控制機(jī)，利用可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)時(shí)的接發(fā)指令，使伺服驅(qū)動(dòng)器觸發(fā)伺服電機(jī)9工作；當(dāng)伺服電機(jī)工作時(shí)帶動(dòng)連接剛性回轉(zhuǎn)副6的主動(dòng)桿I 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由主動(dòng)桿I與從動(dòng)桿3通過(guò)柔性鉸鏈2連接構(gòu)成的三條支鏈并聯(lián)機(jī)構(gòu)裝置，同時(shí)運(yùn)行起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)平臺(tái)5中心在水平面內(nèi)可沿著橫軸X軸、縱軸Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)；由線尺傳感器4記錄動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)位置。所述的可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器插于工控機(jī)的PCI插槽上，通過(guò)PCI總線與上位機(jī)通訊。[0009]這樣，本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置就可以實(shí)現(xiàn)在垂直與Z軸的水平面內(nèi)沿著橫軸X軸、縱軸Y軸的移動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)裝置所述的主動(dòng)桿I與從動(dòng)桿3的桿截面為方形空心管結(jié)構(gòu)，在桿重量不變的前提下，有效的增大桿的剛度，減輕運(yùn)動(dòng)中造成的震動(dòng)。此外主動(dòng)桿與從動(dòng)桿之間的柔性鉸鏈2有別于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副，它是利用自身材料的柔性變形來(lái)完成運(yùn)動(dòng)和力的傳遞及轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)。從外觀上這種柔順關(guān)節(jié)呈現(xiàn)C型，當(dāng)桿件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，裂縫會(huì)向中間收攏并且傾斜，實(shí)現(xiàn)大約70°范圍轉(zhuǎn)動(dòng)。與傳統(tǒng)柔順關(guān)節(jié)相比，這種C型彈簧鋼片柔順關(guān)節(jié)沒(méi)有軸心漂移現(xiàn)象并且能實(shí)現(xiàn)更大的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍。

圖1是本實(shí)用新型一種柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)主視圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置局部俯視圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)部分柔性鉸鏈主視圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)部分柔性鉸鏈右視圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置柔性鉸鏈的連接主視圖7是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理圖。圖中:1、主動(dòng)桿，2、柔性鉸鏈，3、從動(dòng)桿，4、線尺傳感器,5、動(dòng)平臺(tái)，6、剛性回轉(zhuǎn)副
7、托盤(pán)，8、減速器，9、伺服電機(jī)，10、控制線，11、工控機(jī)，12、靜平臺(tái)，13、回零開(kāi)關(guān)，14限位開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
一種柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人裝置，其特征在于:其包括動(dòng)平臺(tái)5，靜平臺(tái)12，三個(gè)線尺傳感器4及三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈；靜平臺(tái)呈成正三角形分布，三個(gè)線尺傳感器4分別位于正三角形的三條邊的中點(diǎn)位置；靜平臺(tái)12上有三個(gè)底座，每個(gè)底座從上至下分別由托盤(pán)7，減速器8及伺服電機(jī)9構(gòu)成；三個(gè)伺服電機(jī)分別固定于靜平臺(tái)12的三個(gè)角上，三個(gè)減速器8輸出端分別與三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈通過(guò)剛性回轉(zhuǎn)副6連接，所述的運(yùn)動(dòng)支鏈包括主動(dòng)桿1，從動(dòng)桿3，兩者由柔性鉸鏈2連接；從動(dòng)桿與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)剛性回轉(zhuǎn)副6連接；托盤(pán)7位于減速器8與剛性回轉(zhuǎn)副6之間，其上固定一對(duì)限位開(kāi)關(guān)14，在托盤(pán)7上位于主動(dòng)桿正下方固定一個(gè)回零開(kāi)關(guān)13 ;所述三個(gè)電機(jī)及線尺傳感器4各通過(guò)控制線10分別連接于工控機(jī)11。所述的主動(dòng)桿I與從動(dòng)桿3的桿截面為方形空心管結(jié)構(gòu)。主動(dòng)桿與從動(dòng)桿之間的柔性鉸鏈2為C型。主要零件尺寸:主動(dòng)桿尺寸20*20*374，材料:鋁方管2017從動(dòng)桿尺寸20*20*380，材料:鋁方管2017C形柔順關(guān)節(jié):尺寸R30，材料:彈簧鋼片，厚度0.2mm將主要零件通過(guò)實(shí)用新型內(nèi)容中的描述方式連接搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在XY軸平面內(nèi)運(yùn)行半徑為IOOmm整圓軌跡，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果如下:
權(quán)利要求1.一種柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人裝置，其特征在于: 其包括動(dòng)平臺(tái)(5)，靜平臺(tái)(12)，三個(gè)線尺傳感器(4)及三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈；靜平臺(tái)呈成正三角形分布，三個(gè)線尺傳感器(4)分別位于正三角形的三條邊的中點(diǎn)位置；靜平臺(tái)(12)上有三個(gè)底座，每個(gè)底座從上至下分別由托盤(pán)(7)，減速器(8)及伺服電機(jī)(9)構(gòu)成；三個(gè)伺服電機(jī)分別固定于靜平臺(tái)(12)的三個(gè)角上，三個(gè)減速器(8)輸出端分別與三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈通過(guò)剛性回轉(zhuǎn)副(6)連接，所述的運(yùn)動(dòng)支鏈包括主動(dòng)桿(1)，從動(dòng)桿(3)，兩者由柔性鉸鏈(2)連接；從動(dòng)桿與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)剛性回轉(zhuǎn)副(6)連接；托盤(pán)(7)位于減速器(8)與剛性回轉(zhuǎn)副(6)之間，其上固定一對(duì)限位開(kāi)關(guān)(14)，在托盤(pán)(7)上位于主動(dòng)桿正下方固定一個(gè)回零開(kāi)關(guān)(13);所述三個(gè)電機(jī)及線尺傳感器(4)各通過(guò)控制線(10)分別連接于工控機(jī)(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人裝置，其特征在于: 所述的主動(dòng)桿(I)與從動(dòng)桿(3)的桿截面為方形空心管結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人裝置，其特征在于: 主動(dòng)桿與從動(dòng)桿之間的柔性鉸鏈(2)為C型。
專(zhuān)利摘要一種柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人裝置屬于機(jī)械領(lǐng)域。其包括動(dòng)平臺(tái)，靜平臺(tái)，三個(gè)線尺傳感器及三條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈；靜平臺(tái)呈成正三角形分布，三個(gè)線尺傳感器分別位于正三角形的三條邊的中點(diǎn)位置；靜平臺(tái)上有三個(gè)底座，每個(gè)底座從上至下分別由托盤(pán)，減速器及伺服電機(jī)構(gòu)成；三個(gè)伺服電機(jī)分別固定于靜平臺(tái)的三個(gè)角上，三個(gè)減速器輸出端分別與三個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈通過(guò)剛性回轉(zhuǎn)副連接，所述的運(yùn)動(dòng)支鏈包括主動(dòng)桿，從動(dòng)桿，兩者由柔性鉸鏈連接；托盤(pán)位于減速器與剛性回轉(zhuǎn)副之間，其上固定一對(duì)限位開(kāi)關(guān)和一個(gè)回零開(kāi)關(guān)；三個(gè)電機(jī)及線尺傳感器各通過(guò)控制線分別連接于工控機(jī)。本裝置解決了現(xiàn)有柔順并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在震動(dòng)、柔順鉸鏈運(yùn)動(dòng)范圍小等問(wèn)題。
文檔編號(hào)B25J9/00GK203109942SQ201320083158
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月23日
發(fā)明者馬蘭, 余躍慶, 李淵, 崔忠煒 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)