[发明专利]一种四自由度高速并联机器人机构

说明书

本发明公开了一种四自由度高速并联机器人机构，包括静平台、动平台、并联在静平台和动平台之间的四条支链、末端执行器、滑动导向机构、运动变换机构；所述末端执行器通过转动副与动平台相连；每条支链均包括主动臂、从动臂组件和导向块，并依次连接；导向块与动平台和末端执行器之间设有滑动导向机构和运动变换机构；所述滑动导向机构用于对运动变换机构的运动进行限位，使得其中一个导向块可相对末端执行器平动；所述运动变换机构用于将一个导向块相对末端执行器的平动转换为末端执行器的转动。本发明可实现机构末端执行器的三平移一转动运行。

技术领域

本发明属于工业机器人领域，特别是一种四自由度高速并联机器人机构。

背景技术

在食品、轻工和医药等行业中，通常需要以很高的速度完成诸如分检、封装、包装、插装等操作，相应的操作对象一般具有体积小、重量轻的特征。四自由度高速并联机器人装备具有高速，高动态特性的特点，非常适合这类操作场景，所以被广泛应该在这些行业中。

现有专利CN103753521A、CN107962551A均可实现三维平动和一维转动的四自由度并联机器人机构，在机构上均包括静平台、动平台以及连接静平台和动平台的四条相同机构的支链。以上机构为了实现机构末端执行器可以绕垂直于动平台平面的轴线转动，在动平台上进行了大量的创新。专利CN102922511A中的通过四个主动驱动的运动副驱动动平台运动，实现空间内的三维平动运动和一维转动运动，该机构具有单平台结构，结构简洁，运动学相对简单。在实际的应用中，该专利机构受杆件的物理尺度的影响，在工作空间的边缘部分，其转动能力将会急剧地减小。专利CN107962551A为一种三四自由度两用并联机器人，该机器人通过四条相同结构的支链连接静平台和定平台，该机构具有三平动三自由度以及三平一转四自由度两种运动模式，使高速并联机构运动模式不再单一化，但是机构的只有一个动平台，不能借助放大机构提高机构的转角能力，所以末端执行器的转动范围较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四自由度高速并联机器人机构，以实现机构末端执行器的三平移一转动运行。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种四自由度高速并联机器人机构，包括静平台、动平台、并联在静平台和动平台之间的四条支链、末端执行器，还包括滑动导向机构、运动变换机构；所述末端执行器通过转动副与动平台相连；

每条支链均包括主动臂、从动臂组件和连接块；所述主动臂、从动臂组件和连接块依次相连在静平台和动平台之间；所述从动臂组件包括上连杆、下连杆以及并联连接在上连杆和下连杆之间的两根相同结构的从动杆；所述两根从动杆的两端分别与上连杆和下连杆铰接；所述上连杆与下连杆的长度相等；

所述主动臂一端通过转动副与静平台连接，另一端与从动臂组件中的上连杆相连，所述上连杆轴线与主动臂转动副轴线平行；四个连接块中一个连接块与动平台和末端执行器之间设有滑动导向机构和运动变换机构；所述滑动导向机构用于对该连接块的运动进行限位，使得该连接块可相对动平台平动；所述运动变换机构用于将该连接块相对动平台的平动转换为末端执行器的转动。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明的四自由度并联机器人机构由主动臂的转动驱动动平台的滑块移动，通过运动变换机构将此移动变换为末端执行器的转动，可实现末端执行器的三平移一转动运行，末端执行器比较容易获得较大的转动能力。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。

图5为实施例1的动平台结构示意图。

图6为实施例2的动平台结构示意图。