[发明专利]二维平动一维转动高速并联机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种具有二维平动和一维转动的高速并联机器人。

背景技术

美国专利文献US 7090458B2和中国专利ZL 01145160.2公开了一种可实现二自由度平动的并联机构，包括机架、动平台和两对支链；在机架上安装两个伺服电机，动平台通过两个分支与机架连接，形成并联闭环结构；两个支链各含有两个平行四边形机构，分别作为驱动杆组和从动杆组，各运动件之间完全采用转动铰链连接；采用平行四边形支链结构实现动平台的二维平动。上述机构的局限性在于：机构每条支链各含两组平行四边形机构，结构复杂；各运动构件均在同一平面或平行平面内，平面法线方向上的刚度较差；仅能实现二维平动，无法实现二维平动和一维转动。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种二维平动一维转动高速并联机械手，其结构刚性好、使用寿命长且结构简单。

为了解决上述技术问题，本发明二维平动一维转动高速并联机械手予以实现的技术方案是：包括固定架、运动平台及对称布置在所述固定架与运动平台之间的结构相同的运动支链a、运动支链b、运动支链c和运动支链d；所述固定架上固接有第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置；每个运动支链均分别包括近架杆和两个平行且等长的远架杆；所述运动平台包括主平台、副平台、两个平行且等长的连杆、扇轮、小齿轮和执行器；所述主平台和副平台之间通过所述的两个平行且等长的连杆铰接，所述扇轮固接在所述副平台上，所述小齿轮安装在所述主平台上，所述小齿轮和所述扇轮啮合，所述执行器固接在所述小齿轮上；所述主平台固接有第一下连接轴和第二下连接轴，所述副平台固接有第三下连接轴和第四下连接轴；运动支链a中的近架杆的一端与第一驱动装置固接，并固接有第一转轴，该近架杆的另一端固接有第一上连接轴；所述运动支链a中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与所述上连接轴球铰接，其另一端分别与所述第一下连接轴球铰接；所述第一上连接轴、所述第一下连接轴与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；运动支链b中的近架杆的一端固接有第二转轴，该近架杆的另一端固接有第二上连接轴；所述运动支链b中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第二上连接轴球铰接，其另一端分别与第二下连接轴球铰接；所述第二上连接轴、所述第二下连接轴与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；所述第一转轴和所述第二转轴的转动轴线与各自所属支链内的近架杆的转动轴线重合并汇交于一点；所述第一转轴和第二转轴的端部设有相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮结构相同，每个锥齿轮的旋转轴线与所在转轴的轴线重合并汇交于一点；运动支链c中的近架杆的一端与第二驱动装置固接，其另一端固接有第三上连接轴；所述运动支链c中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第三上连接轴球铰接，其另一端分别第三下连接轴球铰接；运动支链d中的近架杆的一端与第三驱动装置固接，其另一端固接有第四上连接轴；所述运动支链d中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第四上连接轴球铰接，其另一端分别第四下连接轴球铰接；运动支链a和运动支链b在第一驱动装置的驱动下，实现所述主平台在运动支链a和运动支链b的对称面内作二维平动；在第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置的共同作用下，主平台与副平台之间发生平行错动，而相互啮合的小齿轮和扇轮将主平台和副平台之间的平行错动转化为执行器的转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中的支链为对称布置，且结构简单，机构可靠性提高、使用寿命长且制造成本较低；每条支链互成角度的布置方式，加强了对动平台自由度的约束作用，大幅提升机构的侧向刚度；每条支链的平行四边形结构采用球铰接方式，消隙方便，从而该机构的定位精度高；该机构支链结构简单、动平台设计巧妙，整体质量较轻，易实现高速运动，满足快速抓放需要。

附图说明

图1为本发明二维平动一维转动高速并联机械手的结构示意图；

图2为本发明中近架杆连接结构示意图；

图中：

1a、1c、1d-驱动装置                  2-固定架                3a～3d-近架杆

4a～4d-第一、第二、第三、第四上连接轴                        5a～5d远架杆

6a～6d第一、第二、第三、第四下连接轴                         7-主平台