帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種帶有擺臂?連桿驅動機構的并聯機器人，包括固定架、動平臺、主臂、平行支鏈和三組擺臂?連桿驅動機構，固定架的圓周邊沿分布有三個主臂，每個主臂的末端通過一個平行支鏈與動平臺連接，每個主臂上設有一組擺臂?連桿驅動機構。該并聯機器人結構簡單，與傳統的電機直驅式結構相比，主臂所受的沖擊力小，使并聯機器人在高速度、高加速度或頻繁換向的狀態下運行更平穩可靠，以實現高精度運行。此外，該擺臂?連桿驅動機構中，由于伺服電機帶動擺臂不限角度旋轉也不會發生碰撞或干涉，避免了在異常情況下機器人本體部件碰撞而產生事故或損壞減速器、伺服電機或主臂等重要零部件的現象，提高了并聯機器人的使用安全性。
【專利說明】
帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人
技術領域
[0001]本實用新型涉及工業機器人技術領域，特別涉及一種帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人。
【背景技術】
[0002]并聯機器人可以高速度、高精度地完成各種形狀類型的小產品的拾取和放置動作，廣泛應用在電子、醫藥、食品等工業領域中。與串聯構型的工業機器人相比，并聯機器人具有剛度好、精度高、高速和高加速度等特點，眾多研究機構和制造企業都看好其在制造領域的應用前景。
[0003]然而，傳統的并聯機器人中，其驅動裝置一般包括伺服電機及減速器，通過減速器來改變和調節主臂的轉動速度，而伺服電機連接減速器直接驅動主臂，驅動力矩大、轉動慣量大。當并聯機器人在高速、高加速度運行時對機構有很大的沖擊力，容易產生震動，影響機器人運行精度，降低了機器人中減速器、伺服電機、主臂等重要零部件的使用壽命。目前雖然有在并聯機器人中安裝有行程限位傳感器及機械硬限位裝置，但在電機、限位傳感器失控的異常情況下還是會發生本體機械碰撞危險，因此，并聯機器人的使用還是會受到限制。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，該機器人的驅動力矩小、運行沖擊力小，使用安全性也更高。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，包括固定架、動平臺、主臂、平行支鏈和三組擺臂-連桿驅動機構，固定架的圓周邊沿分布有三個主臂，每個主臂的末端通過一個平行支鏈與動平臺連接，每個主臂上設有一組擺臂-連桿驅動機構。通過每組擺臂-連桿驅動機構獨立驅動一個主臂及平行支鏈動作，從而帶動動平臺移動，最終實現動平臺X、Y、Z三軸的空間位移，其中，由于擺臂-連桿驅動機構與主臂的連接點位于主臂的鉸鏈遠端，可減少其轉動慣量，使該并聯機器人具有較高的傳動穩定性，提高機器人的運行精度。由于三組擺臂-連桿驅動機構相互獨立，即使擺臂-連桿驅動機構帶動擺臂不限角度旋轉，也不會發生碰撞或干涉(其原理是:通過擺臂和連桿的作用，擺臂旋轉360°，但主臂只能在規定角度(如O?120°)內擺動一個來回，因此，使用過程中，擺臂不停的旋轉，但主臂只做來回擺動的動作)，因此也提高了使用安全性，避免了在異常情況下本體部件碰撞產生事故或損壞減速器、伺服電機或主臂等重要零部件。
[0006]所述擺臂-連桿驅動機構包括依次連接的伺服電機、減速器、擺臂和連桿，連桿末端與主臂的頂面鉸接;伺服電機和減速器安裝固定于固定架頂部，擺臂的一端與減速器的輸出端連接，擺臂的另一端與連桿鉸接。其中，伺服電機通過減速器驅動擺臂擺動，擺臂帶動連桿擺動，從而帶動主臂轉動。通過伺服電機和減速器的配合使用，為擺臂提供一個轉動自由度，使主臂所受的沖擊力減小，使并聯機器人在高速度、高加速度或頻繁換向的狀態下運行更平穩可靠，以提高運行精度。
[0007]所述固定架為一體式結構，固定架的中部為一平臺，平臺的頂面向上延伸有三個減速器安裝塊，擺臂-連桿驅動機構中的減速器與減速器安裝塊固定連接，平臺的底面向下延伸有三個主臂安裝口，各主臂通過主臂連接軸與相應的主臂安裝口連接。
[0008]所述固定架上，各主臂安裝口包括兩個側板，主臂的一端設置主臂連接軸，主臂連接軸的兩端分別與兩個側板連接;主臂安裝口的一側板頂面與平臺相平，另一側板的頂面向上延伸形成減速器安裝塊。
[0009]所述平臺為圓形或三角形，根據實際需要，也可設計為其他形狀，但為了配合三個主臂的使用，將其設計為圓形或三角形，其受力更平衡，有利于并聯機器人的穩定運行。
[0010]所述主臂的一端與固定架鉸接，主臂的另一端與平行支鏈鉸接，主臂頂面設有連桿連接部，擺臂-連桿驅動機構中的連桿末端與連桿連接部連接。
[0011]所述平行支鏈包括相互平行設置的兩個擺動支桿，兩個擺動支桿之間的上下兩端分別通過支桿連接軸連接，位于上端的支桿連接軸處與主臂連接，位于下端的支桿連接軸處與動平臺連接。
[0012]所述動平臺呈六邊形，動平臺的邊沿均勻分布有三個平行支鏈連接部，各平行支鏈連接部處嵌入一個位于平行支鏈下端的支桿連接軸。
[0013]上述并聯機器人使用時，其原理是:伺服電機輸出的動力經過減速器后，帶動擺臂擺動，擺臂通過連桿驅動主臂繞固定架的主臂安裝口處轉動，主臂的轉動帶動平行支鏈擺動，三個平行支鏈的擺動帶動動平臺相對于固定支架進行空間內移動，最終實現動平臺X、Y、Z三軸的空間位移。
[0014]本實用新型相對于現有技術，具有以下有益效果:
[0015]本帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人結構簡單，通過對每個主臂及平行支鏈配置一組擺臂-連桿驅動機構，與傳統的電機直驅式結構相比，主臂所受的沖擊力小，使并聯機器人在高速度、高加速度或頻繁換向的狀態下運行更平穩可靠，以實現高精度運行。此夕卜，該擺臂-連桿驅動機構中，由于伺服電機帶動擺臂不限角度旋轉也不會發生碰撞或干涉，避免了在異常情況下機器人本體部件碰撞而產生事故或損壞減速器、伺服電機或主臂等重要零部件的現象，提高了并聯機器人的使用安全性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本帶有擺臂-連桿驅動機構的結構示意圖。
[0017]圖2為單組擺臂-連桿驅動機構與對應的主臂、平行支鏈連接的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0019]實施例
[0020]本實施例一種帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，如圖1所示，包括固定架1、動平臺2、主臂3、平行支鏈4和三組擺臂-連桿驅動機構，固定架的圓周邊沿分布有三個主臂，每個主臂的末端通過一個平行支鏈與動平臺連接，每個主臂上設有一組擺臂-連桿驅動機構。通過每組擺臂-連桿驅動機構獨立驅動一個主臂及平行支鏈動作，從而帶動動平臺移動，最終實現動平臺X、Y、Z三軸的空間位移，其中，由于擺臂-連桿驅動機構與主臂的連接點位于主臂的鉸鏈遠端，可減少其轉動慣量，使該并聯機器人具有較高的傳動穩定性，提高機器人的運行精度。由于三組擺臂-連桿驅動機構相互獨立，即使擺臂-連桿驅動機構帶動擺臂不限角度旋轉，也不會發生碰撞或干涉(其原理是:通過擺臂和連桿的作用，擺臂旋轉360°，但主臂只能在規定角度(如O?120°)內擺動一個來回，因此，使用過程中，擺臂不停的旋轉，但主臂只做來回擺動的動作)，因此也提高了使用安全性，避免了在異常情況下本體部件碰撞產生事故或損壞減速器、伺服電機或主臂等重要零部件。
[0021]三組擺臂-連桿驅動機構的結構相同，如圖2所示，各擺臂-連桿驅動機構包括依次連接的伺服電機5、減速器6、擺臂7和連桿8，連桿末端與主臂的頂面鉸接;伺服電機和減速器安裝固定于固定架頂部，擺臂的一端與減速器的輸出端連接，擺臂的另一端與連桿鉸接。其中，伺服電機通過減速器驅動擺臂擺動，擺臂帶動連桿擺動，從而帶動主臂轉動。通過伺服電機和減速器的配合使用，為擺臂提供一個轉動自由度，使主臂所受的沖擊力減小，使并聯機器人在高速度、高加速度或頻繁換向的狀態下運行更平穩可靠，以提高運行精度。
[0022]固定架為一體式結構，固定架的中部為一平臺，平臺的頂面向上延伸有三個減速器安裝塊1-1，擺臂-連桿驅動機構中的減速器與減速器安裝塊固定連接，平臺的底面向下延伸有三個主臂安裝口 1-2，各主臂通過主臂連接軸與相應的主臂安裝口連接。固定架上，各主臂安裝口包括兩個側板，主臂的一端設置主臂連接軸3-1，主臂連接軸的兩端分別與兩個側板連接;主臂安裝口的一側板頂面與平臺相平，另一側板的頂面向上延伸形成減速器安裝塊。平臺可為圓形或三角形(本實施中采用圓形結構)，根據實際需要，也可設計為其他形狀，但為了配合三個主臂的使用，將其設計為圓形或三角形，其受力更平衡，有利于并聯機器人的穩定運行。
[0023]主臂的一端與固定架鉸接，主臂的另一端與平行支鏈鉸接，主臂頂面設有連桿連接部3-2，擺臂-連桿驅動機構中的連桿末端與連桿連接部連接。
[0024]平行支鏈包括相互平行設置的兩個擺動支桿，兩個擺動支桿之間的上下兩端分別通過支桿連接軸連接，位于上端的支桿連接軸處與主臂連接，位于下端的支桿連接軸處與動平臺連接。
[0025]動平臺呈六邊形，動平臺的邊沿均勻分布有三個平行支鏈連接部2-1，各平行支鏈連接部處嵌入一個位于平行支鏈下端的支桿連接軸。
[0026]上述并聯機器人使用時，其原理是:伺服電機輸出的動力經過減速器后，帶動擺臂擺動，擺臂通過連桿驅動主臂繞固定架的主臂安裝口處轉動，主臂的轉動帶動平行支鏈擺動，三個平行支鏈的擺動帶動動平臺相對于固定支架進行空間內移動，最終實現動平臺X、Y、Z三軸的空間位移。
[0027]如上所述，便可較好地實現本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本【實用新型內容】所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【主權項】
1.帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，其特征在于，包括固定架、動平臺、主臂、平行支鏈和三組擺臂-連桿驅動機構，固定架的圓周邊沿分布有三個主臂，每個主臂的末端通過一個平行支鏈與動平臺連接，每個主臂上設有一組擺臂-連桿驅動機構。2.根據權利要求1所述帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，其特征在于，所述擺臂-連桿驅動機構包括依次連接的伺服電機、減速器、擺臂和連桿，連桿末端與主臂的頂面鉸接;伺服電機和減速器安裝固定于固定架頂部，擺臂的一端與減速器的輸出端連接，擺臂的另一端與連桿鉸接。3.根據權利要求2所述帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，其特征在于，所述固定架為一體式結構，固定架的中部為一平臺，平臺的頂面向上延伸有三個減速器安裝塊，擺臂-連桿驅動機構中的減速器與減速器安裝塊固定連接，平臺的底面向下延伸有三個主臂安裝口，各主臂通過主臂連接軸與相應的主臂安裝口連接。4.根據權利要求3所述帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，其特征在于，所述固定架上，各主臂安裝口包括兩個側板，主臂的一端設置主臂連接軸，主臂連接軸的兩端分別與兩個側板連接;主臂安裝口的一側板頂面與平臺相平，另一側板的頂面向上延伸形成減速器安裝塊。5.根據權利要求3所述帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，其特征在于，所述平臺為圓形或三角形。6.根據權利要求2所述帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，其特征在于，所述主臂的一端與固定架鉸接，主臂的另一端與平行支鏈鉸接，主臂頂面設有連桿連接部，擺臂-連桿驅動機構中的連桿末端與連桿連接部連接。7.根據權利要求1所述帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，其特征在于，所述平行支鏈包括相互平行設置的兩個擺動支桿，兩個擺動支桿之間的上下兩端分別通過支桿連接軸連接，位于上端的支桿連接軸處與主臂連接，位于下端的支桿連接軸處與動平臺連接。8.根據權利要求7所述帶有擺臂-連桿驅動機構的并聯機器人，其特征在于，所述動平臺呈六邊形，動平臺的邊沿均勻分布有三個平行支鏈連接部，各平行支鏈連接部處嵌入一個位于平行支鏈下端的支桿連接軸。
【文檔編號】B25J9/00GK205497466SQ201620191584
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月11日
【發明人】何敏佳, 錢立, 陳武新
【申請人】廣州數控設備有限公司