一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)械手，為機(jī)器人機(jī)構(gòu)等提供一個(gè)新型的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)結(jié)構(gòu)的操作手已得到了工業(yè)應(yīng)用，特別是實(shí)現(xiàn)空間三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位裝配、搬運(yùn)、分揀、上下料等工藝上發(fā)揮了很好的作用；而具有三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)功能的并聯(lián)操作手，在需要調(diào)整工件姿態(tài)的場(chǎng)合下，更是不可缺少。為此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基礎(chǔ)上，再串聯(lián)一條R-U-P-U-R支鏈或S-P-S支鏈，構(gòu)成了一個(gè)具有三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)功能的混聯(lián)操作手；2003年楊廷力申請(qǐng)的專利200310106012.4，提出了一組5個(gè)三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但沒有研制樣機(jī)；后來(lái)2006年開始，Pierrot等相繼發(fā)明了 H4、14、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一轉(zhuǎn)動(dòng))操作手，黃田教授開發(fā)了四自由度三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)的Cross-1V型高速搬運(yùn)機(jī)器人；而專利201210435375.1提出了一種實(shí)現(xiàn)三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并研制了樣機(jī)。發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01510564382.5、201510567133.K201510564195.7^201510566039.4^201510566840.9，也公布了一批三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人的新機(jī)型。
[0003]但相對(duì)于三平移的Delta操作手來(lái)說(shuō)，一方面，這些機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒有得到很好的開發(fā)與應(yīng)用，另一方面，實(shí)現(xiàn)三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)功能的新型結(jié)構(gòu)和應(yīng)用都需要發(fā)展。
[0004]因此，三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的發(fā)展和實(shí)用化，需要?jiǎng)?chuàng)造出優(yōu)于現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的新機(jī)型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一類新的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)具有剛性好、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、易于精密加工，且運(yùn)動(dòng)學(xué)正解簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明提供的一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手，由動(dòng)平臺(tái)(1)、靜平臺(tái)(O)以及連接動(dòng)平臺(tái)(I)、靜平臺(tái)(O)的四條完全相同支鏈的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，第I支鏈上的驅(qū)動(dòng)桿⑵的一端與靜平臺(tái)(O)以轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)連接，驅(qū)動(dòng)桿(2)的另一端，與由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(Ra、Rb)、兩個(gè)球副(Sa、Sb)和四個(gè)桿(3、6、4、5)組成的平行四邊形的短邊桿一(3)用轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)連接，平行四邊形的另一短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)與動(dòng)平臺(tái)(I)直接連接；其中，轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)與轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)的軸線平行，但與轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)的軸線垂直；動(dòng)平臺(tái)(I)上的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R13、R23、R33、R43)軸線必須平行；
[0007]同時(shí)，靜平臺(tái)(O)上第I支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)的軸線，應(yīng)與對(duì)邊第III支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副四(R31)的軸線平行；第II支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副五(R21)軸線，應(yīng)與對(duì)邊第IV支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副六(R41)的軸線平行；但第I支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)的軸線，與第II支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副五(R21)的軸線不平行；
[0008]進(jìn)一步，每條支鏈上與靜平臺(tái)(O)聯(lián)接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副，可以用移動(dòng)副來(lái)替代；且當(dāng)依次固定一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)驅(qū)動(dòng)副時(shí)，該機(jī)械手就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人，其獨(dú)立輸出運(yùn)動(dòng)數(shù)目為三、二、一，其它的運(yùn)動(dòng)為派生運(yùn)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]附圖1為本發(fā)明的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手的實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過(guò)附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)給予進(jìn)一步地說(shuō)明。
[0011]附圖1所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手可為本發(fā)明的實(shí)施例之一，其技術(shù)方案是這樣的:一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手，由動(dòng)平臺(tái)1、靜平臺(tái)O以及連接動(dòng)平臺(tái)1、靜平臺(tái)O的四條完全相同支鏈的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，其中，第I支鏈上的驅(qū)動(dòng)桿2的一端與靜平臺(tái)O以轉(zhuǎn)動(dòng)副一 R11連接，驅(qū)動(dòng)桿2的另一端，與由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副Ra、IVS兩個(gè)球副Sa、Sb和四個(gè)桿3、6、4、5組成的平行四邊形的短邊桿一 3用轉(zhuǎn)動(dòng)副二 R12連接，平行四邊形的另一短邊桿二 6用轉(zhuǎn)動(dòng)副三R13與動(dòng)平臺(tái)I直接連接；而轉(zhuǎn)動(dòng)副一 R ^與轉(zhuǎn)動(dòng)副二 R12的軸線平行，但與轉(zhuǎn)動(dòng)副三R 13的軸線垂直；動(dòng)平臺(tái)I上的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副R 13、R23、R33、R43軸線必須平行；
[0012]靜平臺(tái)O上第I支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副一 R11的軸線，應(yīng)與對(duì)邊第III支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副四R31的軸線平行；第II支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副五R21軸線，應(yīng)與對(duì)邊第IV支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副六R41的軸線平行；但第I支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副一 R11的軸線與第II支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副五R21的軸線垂直；
[0013]每條支鏈上與靜平臺(tái)O聯(lián)接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副，可以用移動(dòng)副來(lái)替代，當(dāng)這四個(gè)驅(qū)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械手產(chǎn)生三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)輸出；但當(dāng)依次固定一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)驅(qū)動(dòng)副時(shí)，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人，其獨(dú)立輸出運(yùn)動(dòng)數(shù)目為三、二、一，其它的運(yùn)動(dòng)為派生運(yùn)動(dòng)。
[0014]當(dāng)與靜平臺(tái)O聯(lián)接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副Rn、I?21、R31、R41為驅(qū)動(dòng)時(shí)，就可使動(dòng)平臺(tái)I實(shí)現(xiàn)三維平移及繞動(dòng)平臺(tái)I上轉(zhuǎn)動(dòng)副四R13軸線的一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手，由動(dòng)平臺(tái)(I)、靜平臺(tái)(O)以及連接動(dòng)平臺(tái)(I)、靜平臺(tái)(O)的四條完全相同支鏈的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，其特征是:第I支鏈上的驅(qū)動(dòng)桿(2)的一端與靜平臺(tái)(O)以轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)連接，驅(qū)動(dòng)桿(2)的另一端，與由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(Ra、Rb)、兩個(gè)球副(Sa、Sb)和四個(gè)桿(3、6、4、5)組成的平行四邊形的短邊桿一(3)用轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)連接，平行四邊形的另一短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)與動(dòng)平臺(tái)(I)直接連接；其中，轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)與轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)的軸線平行，但與轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)的軸線垂直；進(jìn)一步，動(dòng)平臺(tái)⑴上的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R13、R23、R33、R43)軸線必須平行。2.按權(quán)利要求1所述的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手，其特征在于:靜平臺(tái)(O)上第I支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)的軸線，應(yīng)與對(duì)邊第III支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副四(R31)的軸線平行；靜平臺(tái)(O)上第II支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副五(R21)軸線，應(yīng)與對(duì)邊第IV支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副六(R41)的軸線平行；但第I支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)的軸線，與第II支鏈上的轉(zhuǎn)動(dòng)副五(R21)的軸線不平行。3.按權(quán)利要求1或2所述的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手，其特征在于:每條支鏈上與靜平臺(tái)(O)聯(lián)接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副，可以用移動(dòng)副來(lái)替代；且當(dāng)依次固定一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)驅(qū)動(dòng)副時(shí)，該裝置就成為三自由度、二自由度、單自由度的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人，其獨(dú)立輸出運(yùn)動(dòng)數(shù)目為三、二、一，其它的運(yùn)動(dòng)為派生運(yùn)動(dòng)。
【專利摘要】一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械手，由動(dòng)平臺(tái)(1)、靜平臺(tái)(0)以及連接動(dòng)平臺(tái)(1)、靜平臺(tái)(0)的四條完全相同支鏈的第I支鏈、第Ⅱ支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，第I支鏈上的驅(qū)動(dòng)桿(2)的一端與靜平臺(tái)(0)以轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)連接，驅(qū)動(dòng)桿(2)的另一端，與由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(Ra、Rb)、兩個(gè)球副(Sa、Sb)和四個(gè)桿(3、6、4、5)組成的平行四邊形的短邊桿一(3)用轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)連接，平行四邊形的另一短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)與動(dòng)平臺(tái)(1)直接連接；其中，轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)與轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)的軸線平行，但與轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)的軸線垂直；動(dòng)平臺(tái)(1)上的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R13、R23、R33、R43)軸線必須平行；該種機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號(hào)】CN105127983
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510650394
【發(fā)明人】沈惠平, 楊廷力, 邵國(guó)偉, 曾氫菲, 朱小蓉
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日