一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)器人操作手的執(zhí)行裝置，為機(jī)器人操作手等提供一個(gè)新型的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人裝置。
【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.Clave 1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(méi)有研制樣機(jī)；后來(lái)2006年開(kāi)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(kāi)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)。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(méi)有得到很好的開(kāi)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。
[0003]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】
[0004]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)。
[0005]本發(fā)明提供的一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人裝置，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)的四條完全相同的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，每條支鏈上的連桿二(2)的一端與靜平臺(tái)(0)以轉(zhuǎn)動(dòng)副一(Rn)連接，連桿二(2)的另一端與由四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和四個(gè)桿組成的平行四邊形的一端短邊桿一(5)用轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)連接，平行四邊形的另一端短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)與動(dòng)平臺(tái)(1)連接；這三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副一、轉(zhuǎn)動(dòng)副二、轉(zhuǎn)動(dòng)副三的軸線相互平行。
[0006]同時(shí)，第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈等四條支鏈中，相對(duì)的任兩條支鏈可以用任意兩條無(wú)約束型S-S-R、S-S-P、S-P-S支鏈來(lái)替代；
[0007]進(jìn)一步，每條支鏈上與靜平臺(tái)(0)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)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]附圖1為本發(fā)明的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人裝置的實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖示意圖；
[0009]附圖2為本發(fā)明的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人裝置的實(shí)施例之二的結(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)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)器人裝置，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的四條完全相同的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，每條支鏈上的連桿二 2的一端與靜平臺(tái)0以轉(zhuǎn)動(dòng)副一 Rn連接，連桿二 2的另一端與由四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和四個(gè)桿組成的平行四邊形的一端短邊桿一 5用轉(zhuǎn)動(dòng)副二 R12連接，平行四邊形的另一端短邊桿二 6用轉(zhuǎn)動(dòng)副三R 13與動(dòng)平臺(tái)1連接；這三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副一 Rn、轉(zhuǎn)動(dòng)副二 R12、轉(zhuǎn)動(dòng)副三Ra的軸線必須相互平行；進(jìn)一步，這四條完全相同支鏈與動(dòng)平臺(tái)1連接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線R13、R23、R33、R43也必須相互平行；
[0012]當(dāng)與靜平臺(tái)0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)1實(shí)現(xiàn)三維平移及繞動(dòng)平臺(tái)1上轉(zhuǎn)動(dòng)副三R13軸線的一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。每條支鏈上與靜平臺(tái)(0)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)。
[0013]附圖2所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)為本發(fā)明的實(shí)施例之二，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)器人裝置，包含動(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的結(jié)構(gòu)完全相同的第I支鏈、第III支鏈以及兩條無(wú)約束型S-S-R支鏈，第I支鏈、第III支鏈的結(jié)構(gòu)及其布置，與實(shí)施例之一的第I支鏈、第III支鏈完全相同，即每條支鏈上的連桿二 2的一端與靜平臺(tái)0以轉(zhuǎn)動(dòng)副一 Rn連接，連桿二 2的另一端與由四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和四個(gè)桿組成的平行四邊形的一端短邊桿一 5用轉(zhuǎn)動(dòng)副二 R12連接，平行四邊形的另一端短邊桿二 6用轉(zhuǎn)動(dòng)副三Ri；5與動(dòng)平臺(tái)1連接；這三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副一 R 11、轉(zhuǎn)動(dòng)副二 Rl2、轉(zhuǎn)動(dòng)副三Rl；5的軸線相互平行；進(jìn)一步，這兩條完全相同支鏈與動(dòng)平臺(tái)1連接的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線r13與r33必須相互平行；而S-S-R型支鏈的R端用轉(zhuǎn)動(dòng)副四札與靜平臺(tái)0連接，S-S-R型支鏈的S端用球副二 S 2與動(dòng)平臺(tái)1連接，S-S-R型支鏈的兩個(gè)連接桿7和8用球副一 Si連接。這里，S表示球副，R表示轉(zhuǎn)動(dòng)副。
[0014]進(jìn)一步，每條支鏈上與靜平臺(tái)0聯(lián)接的轉(zhuǎn)動(dòng)副，可以用移動(dòng)副來(lái)替代。
[0015]當(dāng)與靜平臺(tái)0聯(lián)接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副Rn、R2、Rp R31為驅(qū)動(dòng)時(shí)，就可使動(dòng)平臺(tái)1實(shí)現(xiàn)三維平移及繞動(dòng)平臺(tái)1上轉(zhuǎn)動(dòng)副三R13軸線的一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出；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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人裝置，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)的四條完全相同的第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，其特征是:每條支鏈上的連桿二(2)的一端與靜平臺(tái)(O)以轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)連接，連桿二(2)的另一端與由四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和四個(gè)桿組成的平行四邊形的一端短邊桿一(5)用轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)連接，平行四邊形的另一端短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)與動(dòng)平臺(tái)(I)連接；這三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副一(Rn)、轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)、轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R12)的軸線相互平行；進(jìn)一步，這四條完全相同的支鏈與動(dòng)平臺(tái)(I)連接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線必須相互平行。2.按權(quán)利要求1所述的三平移一轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人裝置，其特征在于:第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈這四條支鏈中，相對(duì)的任兩條支鏈可以用任意兩條無(wú)約束型S-S-R、S-S-P、S-P-S 支鏈來(lái)替代。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)器人裝置，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)器人裝置，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)的四條完全相同的第I支鏈、第Ⅱ支鏈、第III支鏈、第IV支鏈組成，其特征是：每條支鏈上的連桿二(2)的一端與靜平臺(tái)(0)以轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)連接，連桿二(2)的另一端與由四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和四個(gè)桿組成的平行四邊形的一端短邊桿一(5)用轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)連接，平行四邊形的另一端短邊桿二(6)用轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R13)與動(dòng)平臺(tái)(1)連接；這三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副一(R11)、轉(zhuǎn)動(dòng)副二(R12)、轉(zhuǎn)動(dòng)副三(R12)的軸線相互平行；進(jìn)一步，這四條完全相同的支鏈與動(dòng)平臺(tái)(1)連接的四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線必須相互平行；該種并聯(lián)機(jī)器人裝置具有結(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(kāi)號(hào)】CN105127980
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510567133
【發(fā)明人】沈惠平, 楊廷力, 李菊, 石志新, 孟慶梅
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日