[发明专利]空间全对称三转动一平动并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种可实现三维转动和一维平动作业功能的空间全对称三转动一平动并联机构。 

背景技术

根据专利US6431802、ZL200610013608.3可知，现有的三转动一平动自由度并联机器人，其实现形式一般为空间两转动一平动并联机构辅以摆头的混联结构形式。其中，空间两转动一平动并联机构通过调节安装在主动支链上的伺服电机实现机构动平台的位置定位；摆头为电主轴结构，固定安装于动平台上使其产生现绕自身轴线的转动，实现末端执行器的姿态定位，从而实现机构的多坐标加工能力。 

此类机器人，由于伺服电机和减速器等安装在主动摆头中，其不足是：动平台的重量过大，影响机构的快进能力及动态性能。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有优势进给方向，动态性能好，刚度/质量比大，动平台质量小的空间全对称三转动一平动并联机构。 

本发明的空间全对称三转动一平动并联机构，它包括固定架，一个从动支链位于固定架的中央并通过第一铰链与固定架能够上下移动相连，所述第一铰链为第一导轨滑块结构，在所述固定架上沿同一圆周方向每隔90°有一个开孔，每一个开孔内均通过第二铰链与一个主动支链相连，所述第二铰链包括外圈与内圈，所述外圈通过一转动副与所述固定架转动相连，所述内圈通过一转动副与所述外圈转动相连，连接所述外圈与固定架的转动副轴线为近架轴线，连接所述内圈与外圈的转动副轴线为与近架轴线相互垂直设置的远架轴线，四个沿圆周 对称布置的第二铰链中的相邻布置的两个第二铰链中的近架轴线、远架轴线分别相互垂直设置并且相对布置的两个第二铰链的近架轴线、远架轴线分别相互平行设置，每一个主动支链包括外壁，在所述的外壁上设置有导轨槽，所述的导轨槽与安装在第二铰链内圈上的导轨在驱动装置的驱动下能够上下滑动连接配合，所述从动支链的下端通过具有两个转动自由度的第三铰链与壳体顶壁固定相连，所述第三铰链的转动轴线相互垂直，四个所述主动支链外壁下端分别通过第四铰链各自与一个第二滑块相连，每一个所述第二滑块能在对应设置的主动支链的驱动下与对应安装在壳体侧壁上的第二导轨上下滑动相连，所述第二导轨沿垂直于壳体顶壁的方向设置，在相对设置的两个第二滑块的底部各自固定连接有一个第二螺母并且在另外两个相对设置的第二滑块的底部各自固定连接有一个第三螺母，每一个所述第二螺母与对应设置的一个第二丝杠的一端螺纹相连，每一个所述第三螺母与对应设置的一个第三丝杠的一端螺纹相连，所述第二丝杠、第三丝杠的另一端均安装于设置在外壳上的轴承内并沿垂直于外壳顶壁方向设置，所述的第一、第二丝杠均安装在壳体内，在壳体内两个所述第二丝杠的螺纹方向一致，两个所述第三丝杠的螺纹方向一致，所述第二丝杠与第三丝杠的螺纹方向相反，在每一个丝杠上分别通过键连接有一个齿轮，在四个齿轮的中间设置有一个与所述的四个齿轮能够分别啮合配合的中心齿轮，所述的中心齿轮的齿轮轴安装于设置在外壳上的中心轴承内，在所述的中心齿轮的齿轮轴下端固定连接有一末端执行器。 

本发明与现有的技术相比，其优点是：动平台采用丝杠螺母副和齿轮啮合的形式。丝杠螺母副可变移动为转动，为齿轮提供动力。齿轮啮合采用四个相同齿轮与中心大齿轮啮合的形式，只有四个齿轮转向一致才能使中心齿轮发生转动，从而主动支链位置定位与末端执行器位姿定位互不影响。动平台不需安置伺服电机和减速器，可有效减轻其质量，有利于机械手提升快进能力和动态性能。该机械手具有优势进给方向，刚度/质量比大、动态性能好、定位精度与重复定位精度高等优点。 

附图说明

图1是本发明的具有三转动一平动自由度并联定位平台的结构示意图； 

图2是图1所示机构的俯视图； 

图3是图1所示机构的主动支链结构示意图； 

图4是图1所示机构动平台内部结构的示意图； 

图5是末端执行器绕C轴的转动示意图； 

图6是图1所示机构应用实施例的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。