一種同軸驅動的偽四自由度并聯機器人的制作方法
【專利摘要】一種同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，包括框架、靜平臺、旋轉驅動機構、二自由度并聯機構。所述靜平臺固定在框架上；所述旋轉驅動機構固定在所述靜平臺上。所述二自由度并聯機構包括并聯驅動機構、第一旋轉支撐座、第二旋轉支撐座、第一運動支鏈、第二運動支鏈、動平臺、吸嘴。根據本實用新型所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，驅動機構的自由度數量小于其真實的運動自由度數量，結構簡單，制造成本減少，并聯機構剛度好，運動速度快。
【專利說明】
一種同軸驅動的偽四自由度并聯機器人
技術領域
[0001]本實用新型涉及工業機器人領域，特別涉及一種同軸驅動的偽四自由度并聯機器人。
【背景技術】
[0002]目前，在輕工、食品、藥品和電子行業的自動化生產線中，諸如分揀、包裝、封裝、焊接等作業很多利用機器人執行。而在眾多的機器人中，常采用并聯機器人實現多方位的快速運動。并聯機器人與傳統的串聯機器人相比，具有以下特點:
[0003]I)運動精度和重復精度高；
[0004]2)運動速度快，動態響應好；
[0005]3)占地空間較小。
[0006]由于上述特點，并聯機器人得以廣泛應用。但同時，傳統機器人驅動電機數量和機器人自由度數量相等。為實現所需要的自由度數量，要保證足夠的驅動自由度數量，就需要足夠的驅動部件，這大大增加了機器人的制造成本。這也成為本領域技術人員需要解決的問題。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的在于針對現有技術的上述缺陷，本實用新型提出一種同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，其驅動機構的自由度(驅動電機)數量為三，可實現的運動自由度數量為四，驅動機構的自由度數量小于其真實的運動自由度數量，使得結構簡單，減少了一個自由度及相關部件，使得制造成本大大減少，并聯機構剛度好，運動速度快。
[0008]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0009]—種同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，包括框架、靜平臺、旋轉驅動機構、二自由度并聯機構。
[0010]所述靜平臺固定在框架上;所述旋轉驅動機構固定在所述靜平臺上。
[0011]所述二自由度并聯機構包括并聯驅動機構、第一旋轉支撐座、第二旋轉支撐座、第一運動支鏈、第二運動支鏈、動平臺、吸嘴。
[0012]所述旋轉驅動機構的輸出軸豎直向下地連接第一旋轉支撐座和第二旋轉支撐座。
[0013]所述并聯驅動機構包括第一運動支鏈驅動和第二運動支鏈驅動，所述第一運動支鏈驅動設置于所述第一旋轉支撐座上，所述第二運動支鏈驅動設置于所述第二旋轉支撐座上。
[0014]所述第一運動支鏈驅動和所述第二運動支鏈驅動在同一軸線上;所述第一運動支鏈和所述第二運動支鏈位于同一個平面內；所述第一運動支鏈一端與第一運動支鏈驅動構成轉動副，另一端與所述第二運動支鏈相連構成轉動副。
[0015]所述第二運動支鏈的一端與所述第二運動支鏈驅動的輸出軸相連構成轉動副，另一端與所述第一運動支鏈相連構成轉動副。
[0016]所述動平臺通過轉動軸與所述第一運動支鏈連接構成轉動副;動平臺上安裝有吸嘴;旋轉驅動機構的輸出軸與吸嘴的中心軸平行，并且旋轉驅動機構的輸出軸與吸嘴的中心軸構成的平面與第一運動支鏈和第二運動支鏈所處的平面平行。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人的結構示意圖。
[0018]圖2是本實用新型的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人的另一視角結構示意圖。
[0019]圖3是本實用新型的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人的軸線示意圖。
[0020]圖4是本實用新型一種同軸驅動的偽四自由度并聯機器人的運動示意圖。
[0021](注意:附圖中的所示結構只是為了說明本實用新型特征的示意，并非是要依據附圖所示結構。)
【具體實施方式】
[0022]如圖1-3所示，根據本實用新型所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人包括框架1、靜平臺2、旋轉驅動機構、二自由度并聯機構;框架I為固定位置的平臺，靜平臺2固定在框架I上，也是固定位置的平臺；所述旋轉驅動機構包括彎頭減速機3和第一驅動電機4，所述彎頭減速機3安裝在靜平臺2上，驅動電機4與彎頭減速機3連接，用于驅動彎頭減速機3。
[0023]所述二自由度并聯機構包括并聯驅動機構、第一旋轉支撐座5、第二旋轉支撐座6、第一運動支鏈、第二運動支鏈、動平臺13、吸嘴12。所述并聯驅動機構包括第一運動支鏈驅動和第二運動支鏈驅動，所述第一運動支鏈驅動設置于所述第一旋轉支撐座5上，所述第二運動支鏈驅動設置于所述第二旋轉支撐座6上。所述第一運動支鏈驅動包括第二驅動電機7和第二減速機，所述第二運動支鏈驅動包括第三驅動電機8和第三減速機。所述第一運動支鏈驅動和所述第二運動支鏈驅動在同一軸線上。所述彎頭減速機3的輸出軸作為旋轉驅動機構的輸出軸AI，該輸出軸Al豎直向下地同時連接旋轉支撐座5和旋轉支撐座6，以同時驅動第一旋轉支撐座5和第二旋轉支撐座6水平360度旋轉。
[0024]第一運動支鏈和第二運動支鏈位于同一個平面內。
[0025]所述第一運動支鏈包括:第一主動桿18和第一從動桿組;所述第一從動桿組包括:第一從動桿17、第二從動桿16、第三從動桿15、第四從動桿14和第五從動桿U。其中第二從動桿16、第三從動桿15、第四從動桿14和第五從動桿11首尾相連構成平行四邊形機構。
[0026]所述第一主動桿18—端通過轉動軸A2與所述第一運動支鏈驅動相連構成轉動副，另一端通過轉動軸A4連接第一從動桿組構成轉動副。所述第一從動桿17—端通過轉動軸AlO連接在第一旋轉支撐座5上構成轉動副，另一端通過轉動軸A9連接第二從動桿16和第三從動桿15分別構成兩個轉動副。所述第一主動桿18與所述第一從動桿17、第二從動桿16、以及第一旋轉支撐座5首尾相連，在同一平面內構成平行四邊形機構。
[0027]所述第二運動支鏈包括第二主動桿9和第六從動桿10。
[0028]所述第二主動桿9一端通過轉動軸A2與固定在所述旋轉支撐座6上的所述驅動機構相連構成轉動副，另一端通過轉動軸A3連接所述第六從動桿10構成轉動副。所述第六從動桿10的另一端通過轉動軸A5連接第五從動桿11構成轉動副。所述第二主動桿9與所述第六從動桿10、第五從動桿11、第一主動桿18首尾相連，在同一平面內構成平行四邊形機構。
[0029]所述動平臺13通過轉動軸A6與所述第四從動桿14、第五從動桿11連接構成轉動副。所述動平臺13上安裝有吸嘴12，所述旋轉驅動機構的輸出軸Al與所述吸嘴12的中心軸A7平行，并且，所述旋轉驅動機構的輸出軸Al與所述吸嘴12的中心軸A7構成的平面與所述第一運動支鏈和所述第二運動支鏈所處的平面平行。
[0030]這幾組平行四邊形機構是并聯機構。根據設計要求，軸AlO與軸A2所處的平面始終是平行于地面的，這樣就保證了吸嘴中心軸A7始終垂直于地面。
[0031 ]如圖4所示，所述四自由度運動步驟如下:
[0032]步驟一:將第一運動支鏈和第二運動支鏈所在的平面旋轉至與平面NA-NB-NC-ND平行，將物體從抓取點NA經過點NB和點NC搬運至點ND;
[0033]步驟二:將第一運動支鏈和第二運動支鏈所在的平面旋轉一定角度，這個角度就是物體的抓取點NA和放置點N I的夾角；
[0034]步驟三:將物體從點NE放下置于點NF，再將第一運動支鏈和第二運動支鏈所在的平面旋轉至與平面NE-NG-NH-N I平行，再從NF抓取物體提升至點NE ；
[0035]步驟四:機器人物體從點NE經過點NG和點NH搬運至放置點N I。
[0036]至此，物體就從抓取點NA搬運至放置在點N I，即實現了四自由度的運動。
[0037]綜上所述，本實用新型同軸驅動的偽四自由度并聯機器人通過三個驅動電機可以實現四個自由度的運動，能夠抓取物體，做三個自由度的平移和一個自由度的旋轉，由于采用純并聯機構，易于控制、動平臺工作空間大、分布對稱，設計簡單，易于安裝和維護。這種機構的特殊性，使得結構簡單，減少了一個自由度及相關部件，使得制造成本大大減少，并聯機構的剛度好，運動速度快。
[0038]以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，包括框架(I)、靜平臺(2)、旋轉驅動機構、二自由度并聯機構，其特征在于: 所述靜平臺(2)固定在框架(I)上； 所述旋轉驅動機構固定在所述靜平臺(2)上； 所述二自由度并聯機構包括并聯驅動機構、第一旋轉支撐座(5)、第二旋轉支撐座(6)、第一運動支鏈、第二運動支鏈、動平臺(13)、吸嘴(12); 所述旋轉驅動機構的輸出軸豎直向下地連接第一旋轉支撐座(5)和第二旋轉支撐座(6)； 所述并聯驅動機構包括第一運動支鏈驅動和第二運動支鏈驅動，所述第一運動支鏈驅動設置于所述第一旋轉支撐座上，所述第二運動支鏈驅動設置于所述第二旋轉支撐座上； 所述第一運動支鏈驅動和所述第二運動支鏈驅動在同一軸線上;所述第一運動支鏈和所述第二運動支鏈位于同一個平面內；所述第一運動支鏈一端與第一運動支鏈驅動構成轉動副，另一端與所述第二運動支鏈相連構成轉動副； 所述第二運動支鏈的一端與所述第二運動支鏈驅動的輸出軸相連構成轉動副，另一端與所述第一運動支鏈相連構成轉動副； 所述動平臺(13)通過轉動軸與所述第一運動支鏈連接構成轉動副;動平臺(13)上安裝有吸嘴(12);旋轉驅動機構的輸出軸與吸嘴的中心軸平行，并且旋轉驅動機構的輸出軸與吸嘴的中心軸構成的平面與第一運動支鏈和第二運動支鏈所處的平面平行。2.根據權利要求1所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，其特征在于: 所述第一運動支鏈包括第一主動桿(18)和第一從動桿組;所述第一主動桿(18)—端通過轉動軸與所述第一運動支鏈驅動相連構成轉動副，另一端通過轉動軸連接第一從動桿組構成轉動副。3.根據權利要求2所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，其特征在于: 所述第一從動桿組包括第一從動桿(I7)、第二從動桿(I6)、第三從動桿(15)、第四從動桿(14)和第五從動桿(11);所述第一從動桿(17)—端通過轉動軸連接在第一旋轉支撐座上構成轉動副，另一端通過轉動軸連接第二從動桿(16)和第三從動桿(15)分別構成兩個轉動副。4.根據權利要求3所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，其特征在于: 所述第二運動支鏈包括第二主動桿(9)和第六從動桿(10)，所述第二主動桿一端通過轉動軸與固定在所述旋轉支撐座上的所述驅動機構相連構成轉動副，另一端通過轉動軸連接所述第六從動桿(10)構成轉動副，所述第六從動桿(10)的另一端通過轉動軸連接第五從動桿(11)構成轉動副。5.根據權利要求3所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，其特征在于: 所述第一主動桿與所述第一從動桿(17)、第二從動桿(16)、以及第一旋轉支撐座(5)首尾相連，在同一平面內構成平行四邊形機構。6.根據權利要求4所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，其特征在于: 所述第二主動桿(9)與所述第六從動桿(10)、第五從動桿(11)、第一主動桿首尾相連，在同一平面內構成平行四邊形機構。7.根據權利要求6所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，其特征在于: 所述動平臺通過轉動軸與所述第四從動桿(14)、第五從動桿(11)連接構成轉動副。8.根據權利要求7所述的同軸驅動的偽四自由度并聯機器人，其特征在于: 所述第一運動支鏈驅動包括第二驅動電機(7)和第二減速機，所述第二運動支鏈驅動包括第三驅動電機(8)和第三減速機。
【文檔編號】B25J9/00GK205651340SQ201620505814
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月30日 公開號201620505814.5, CN 201620505814, CN 205651340 U, CN 205651340U, CN-U-205651340, CN201620505814, CN201620505814.5, CN205651340 U, CN205651340U
【發明人】張巖嶺, 趙亮, 王飛, 白相林, 李增強, 喬智
【申請人】哈工大機器人集團有限公司