一種三平移一轉動并聯機器人裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機器人技術領域，涉及一種并聯機器人操作手的執行裝置。
【背景技術】
[0002]并聯結構的操作手已得到了工業應用，特別是實現空間三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位裝配、搬運、分揀、上下料等工藝上發揮了很好的作用；而具有三平移一轉動功能的并聯操作手，在需要調整工件姿態的場合下，更是不可缺少。為此，1988年R.Clave 1在三平移Delta操作手的基礎上，再串聯一條R-U-P-U-R支鏈或S-P-S支鏈，構成了一個具有三平移一轉動功能的混聯操作手；2003年楊廷力申請的專利200310106012.4，提出了一組5個三平移一轉動并聯機構，但沒有研制樣機；后來2006年開始，Pierrot等相繼發明了 H4、14、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一轉動)操作手，黃田教授開發了四自由度三平移一轉動的Cross-1V型高速搬運機器人；而專利201210435375.1提出了一種實現三平移一轉動的并聯機構，并研制了樣機。目前，這些并聯機構大多存在功能固定、難以適應多操作工位的要求等缺陷，另外，有些機構由于結構復雜，運動/動力學建模及求解困難，導致基礎性研究不完善，從而使得該類機構沒有得到很好的開發與應用。
[0003]因此，三平移一轉動的并聯機構的發展和實用化，需要創造出優于現有機構的新機型。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是要克服現有技術的不足，提出一種新的三平移一轉動并聯機器人裝置，這種并聯機器人裝置存在運動分岔現象，可提供兩個不同操作工位供用戶選擇使用，同時具有運動輸入一輸出解耦、運動學正解可解析表達等優點。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的。
[0006]—種三平移一轉動并聯機器人裝置，由靜平臺、動平臺以及聯接動、靜平臺的四條支鏈組成，其特征是:第一支鏈和第二支鏈結構相同，均由一個滑桿、三個連桿、一個移動副和四個轉動副組成，其中，與靜平臺聯接的移動副的導軌與三個軸線平行的一組轉動副的轉動軸線平行但與聯接在動平臺上的另一個轉動副的轉動軸線垂直；第三支鏈和第四支鏈結構相同，均由一個滑桿、二個連桿、一個移動副、二個轉動副和一個球副組成，其中，移動副聯接在靜平臺上而球副聯接在動平臺上，且移動副的導軌與兩個轉動副的轉動軸線平行；第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈上聯接在靜平臺的三個移動副的導軌兩兩相互垂直，而第四支鏈、第三支鏈上聯接在靜平臺的兩個移動副的導軌相互平行；第一支鏈上聯接在動平臺的轉動副的轉動軸線通過第三支鏈上與動平臺聯接的球副的球心，第二支鏈上聯接在動平臺的轉動副的轉動軸線通過第四支鏈上與動平臺聯接的球副的球心，而且第一支鏈上聯接在動平臺的轉動副的轉動軸線與第二支鏈上聯接在動平臺的轉動副的轉動軸線垂直。
[0007]本發明所述的每條支鏈上與靜平臺聯接的移動副及其相鄰轉動副均可用一個圓柱副來替代。
[0008]本發明所述的每條支鏈上與靜平臺聯接的四個移動副，可以用平行四邊形機構來替代。
[0009]更進一步地，本發明所述的一種三平移一轉動并聯機器人裝置，由靜平臺(0)、動平臺(1)以及聯接動平臺(1)、靜平臺(0)的四條支鏈(第I支鏈、第II支鏈、第III支鏈、第IV支鏈)組成，其特征是:
[0010]本發明所述的第I支鏈和第II支鏈結構相同，均由一個滑桿、三個連桿、一個移動副和四個轉動副組成，其中，第I支鏈上滑桿一(2)的一端與靜平臺(0)用移動副一(P1)聯接，滑桿一(2)的另一端與連桿一(3)的一端用轉動副一(R1)聯接，連桿一(3)的另一端與連桿二(4)的一端用轉動副二(R2)聯接，連桿二(4)的另一端與連桿三(5)的一端用轉動副三(R3)聯接，連桿三(5)的另一端用轉動副四(R4)與動平臺(1)聯接，且移動副一(P1)的導軌與三個軸線平行的一組轉動副(R1、R2、R3)的轉動軸線平行但與聯接在動平臺
(1)上的轉動副四(R4)的轉動軸線垂直；其中，第II支鏈上滑桿二(6)的一端與靜平臺(0)用移動副二(P2)聯接，滑桿二(6)的另一端與連桿四(7)的一端用轉動副五(R5)聯接，連桿四(7)的另一端與連桿五(8)的一端用轉動副六(R6)聯接，連桿五(8)的另一端與連桿六(9)的一端用轉動副七(R7)聯接，連桿六(9)的另一端用轉動副八(R8)與動平臺(1)聯接，且移動副二(P2)的導軌與三個軸線平行的一組轉動副(R5、R6、R7)的轉動軸線平行但與聯接在動平臺(1)上的轉動副八(R8)的轉動軸線垂直。
[0011]本發明所述的第III支鏈和第IV支鏈結構相同，均由一個滑桿、二個連桿、一個移動副、二個轉動副和一個球副組成，其中，第III支鏈上滑桿三(10)的一端與靜平臺(0)用移動副三(P3)聯接，滑桿三(10)的另一端與連桿七(11)的一端用轉動副九(R9)聯接，連桿七(11)的另一端與連桿八(12)的一端用轉動副十(R10)聯接，連桿八(12)的另一端用轉動副球副一(S1)與動平臺(1)聯接，且移動副三(P3)的導軌、轉動副九(R9)的轉動軸線、轉動副十(R10)的轉動軸線三者相互平行；其中，第IV支鏈上滑桿四(13)的一端與靜平臺⑹用移動副四(P4)聯接，滑桿四(13)的另一端與連桿九(14)的一端用轉動副十一(R11)聯接，連桿九(14)的另一端與連桿十(15)的一端用轉動副十二(R12)聯接，連桿十
(15)的另一端用轉動副球副二(S2)與動平臺⑴聯接，且移動副四(P4)的導軌、轉動副i^一 (R11)的轉動軸線、轉動副十二(R12)的轉動軸線三者相互平行。
[0012]本發明所述的聯接在靜平臺(0)的四個移動副的導軌的方位關系為:第I支鏈上的移動副一(P1)的導軌、第II支鏈上的移動副二(P2)的導軌、第III支鏈上的移動副三(P3)的導軌、三者之間兩兩相互垂直，而第IV支鏈上的移動副四(P4)的導軌與第III支鏈上的移動副三(P3)的導軌相互平行；聯接在動平臺(1)的四個運動副的方位關系為:第I支鏈上的轉動副四(R4)的轉動軸線通過第III支鏈上球副一(S1)的球心，第II支鏈上的轉動副八(R8)的轉動軸線通過第IV支鏈上球副二(S2)的球心，而且轉動副四(R4)的轉動軸線與轉動副八(R8)的轉動軸線垂直。
[0013]本發明所述的三平移一轉動并聯機器人裝置存在運動分岔現象，可提供兩個不同操作工位供用戶選擇使用，同時具有運動輸入一輸出部分解耦、運動學正解可解析表達等優點。
【附圖說明】
[0014]附圖1為本發明一個實施例的結構示意圖。其中，0為靜平臺，1為動平臺，2為滑桿一，3為連桿一，4為連桿二，5為連桿三，6為滑桿二，7為連桿四，8為連桿五，9為連桿六，10為滑桿三，11為連桿七，12為連桿八，13為滑桿四，14為連桿九，15為連桿十，R1為轉動副一，R2為轉動副二，R3為轉動副三，R4為轉動副四，R5為轉動副五，R6為轉動副六，R7為轉動副七，R8為轉動副八，R9為轉動副