[实用新型]一种新型两自由度并联机械手系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械手系统，尤其是涉及一种新型两自由度并联机械手系统。 

背景技术

传统的搬用工作一般采用人工方式，耗时耗力，在劳动力日益紧缺和成本日益增加的背景下，人工方式必将遭市场淘汰。 

一种简单的解决方案是，采用传统的气缸方式：即水平运动的气缸和垂直运动的气缸相结合，实现搬运动作。此种方式虽然实施难度小，但其运动方式过于机械化，不够灵活，搬运动作有过多等待动作，不利于高速运动，而且运动轨迹不易调整，难以胜任对搬运轨迹有较高要求的场合，并且运动过程中伴随有冲击，运动不够稳定平滑。 

另一种方案是采用凸轮，将搬作转化为电机简单的旋转动作，通过精心设计的凸轮轮廓线，保证左后运动输出端的光滑平稳高速运动。不过此种方式不够方便灵活，凸轮机构件加工完成后，一旦需要更改运动轨迹，就需要重新设计凸轮机构，而且一旦发现设计缺陷又难于更改。 

搬运机械手作为自动化领域的一门新兴技术，在所有涉及搬运工作的场合均有有广泛的应用前景。随着国民经济的发展以及工业自动化水平的提高，搬运机械手以其结构紧凑性、运动灵活性、成本、效率、可编程以及维护等方面的优势使其应用逐渐广泛。目前，搬运机械手已广泛应用于电子、食品以及医药等领域。目前机械手多采用串联结构，承载能力有限，运行速度和精度难以提高，且存在精度偏低的特点。如何提高机械手的速 度、精度，保证运动精度，开发节能环保性的新型机械手系统已成为行业迫切的需求。机器人技术的发展已经成为工业自动化的象征。 

实用新型内容

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： 

一种新型两自由度并联机械手系统，其特征在于，包括平行安装的第一丝杆副和第二丝杆副、分别设置在第一丝杆副和第二丝杆副下方的第一导轨和第二导轨、设置在第一导轨上且与第一丝杆副连接并能在第一丝杆副驱动下做往复运动的第一滑块机构、设置在第二导轨上且与第二丝杆副连接并能在第二丝杆副驱动下做往复运动的第二滑块机构、通过连杆组件同时与第一滑块机构和第二滑块机构连接的运动输出机构。 

考虑一般“抓取——搬运——放置”的应用，现在对运动路径作如下规划，保证运动的高速度和高精度。应当指出的是，规划的路径用于更好地说明本实用新型所述的新型两自由度并联机械手装置的原理，而并非用以限定本实用新型。 

对新型两自由度并联机械手装置进行机构简化，特别的，设定连杆104、106、107和108等长，并在主视图方向投影，得到简化后的三角形机构。以丝杆轴向为X轴，以垂直方向为Y轴，建立如图2所示的坐标系。 

A-B段运动输出机构垂直运动，B-C-D段运动输出机构按两段椭圆弧轨迹运动，D-E段运动输出机构垂直运动。 

设定连杆长度为L，A-B段高度H₁，D-E段高度H₂，假设F为线段B-D的中点，椭圆弧B-C的长轴W₁，线段C-D的长轴W₂，线段C-F为两段椭圆弧共同的短轴，长为H。 

更近一步地，为保证高速运动时也能稳定流畅的运行，对速度作限制，使得A→B由慢到快，B→C由慢到快，C→D由快到慢，D→E由快到慢，E →D由慢到快，D→C由慢到快，C→B由快到慢，B→A由快到慢。 

更近一步地，对加速度作限制，使得A→B→C→D和E→D→C→B→A的速度变化连续不间断。 

点O₁和O₂经过时间t后的X轴坐标分别为O_1x和O_2x，记坐标系原点到O_1xO_2x杆确定的直线的距离为d， 

假定一根虚拟轴，以角速度ω恒速旋转，则设定θ为t时间后虚拟轴的转角， 

θ＝ω*t                 (1) 

假定t时间后，O运动到图3所示的位置，此时O的坐标为(P_x(t)，P_y(t))， 

P_x(t)＝W₁*Cos(90-θ)＝W₁*Sin(θ)            (CD段)