專利名稱：并聯(lián)放大復(fù)合高速三自由度機(jī)器人臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種并聯(lián)放大復(fù)合高速三自由度機(jī)器人臂。
在現(xiàn)有技術(shù)中，能夠滿足高速作業(yè)要求的新型機(jī)器人臂機(jī)構(gòu)的研究，是當(dāng)今國際上機(jī)器人臂機(jī)構(gòu)研究的前沿課題之一，隨著對機(jī)器人作業(yè)效率要求的提高，使得高速作業(yè)機(jī)器人臂機(jī)構(gòu)的研究就顯得更為重要。國際上高速作業(yè)機(jī)器人臂機(jī)構(gòu)的研究已有十幾年了，也研究出一些臂機(jī)構(gòu)，由于高速作業(yè)機(jī)器人要求臂機(jī)構(gòu)自身剛度很高，因而，并聯(lián)機(jī)構(gòu)逐漸受到專家學(xué)者的格外注意，并已在特定的情況下應(yīng)用。但由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的作業(yè)范圍小，因而，在工業(yè)機(jī)器人中還沒廣為采用。
為解決上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種作業(yè)范圍較大的新型工業(yè)機(jī)器人臂機(jī)構(gòu)，即并聯(lián)放大復(fù)合高速三自由度機(jī)器人臂。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)和平面放大機(jī)構(gòu)，其中并聯(lián)機(jī)構(gòu)由上平臺、下平臺、三個分支組成，三個分支并聯(lián)安裝在上、下平臺之間，其中每個分支具有3個桿件A、B、C，從上至下依次安裝，具體為桿件A通過轉(zhuǎn)動副與上平臺連接；所述平面放大機(jī)構(gòu)具有四個桿件D、E、F、G，之間均通過轉(zhuǎn)動副A連接，其相對兩桿件平行；其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的球副位于桿件A和桿件B之間，桿件B通過移動副與桿件C相連，所述桿件C固定于下平臺上；所述平面放大機(jī)構(gòu)一方面通過轉(zhuǎn)動副B安裝于基座上，另一方面通過萬向節(jié)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺相連；所述轉(zhuǎn)動副A的軸線垂直于平面放大機(jī)構(gòu)所在平面，所述轉(zhuǎn)動副B的軸線垂直于基座的基座面；所述桿件A、B、C、D、E、F、G采用薄壁箱體結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.由于將平面放大機(jī)構(gòu)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合起來使本實(shí)用新型的運(yùn)動范圍得到擴(kuò)大。
2.本實(shí)用新型從運(yùn)動輸入到運(yùn)動輸出，其傳遞過程全部采用桿件，提高了臂機(jī)構(gòu)的整體剛度和精度。
3.本實(shí)用新型并聯(lián)機(jī)構(gòu)和平面放大機(jī)構(gòu)中各桿件A、B、C、D、E、F、G全部采用薄壁箱體結(jié)構(gòu)，在提高了抗彎抗扭強(qiáng)度的同時，極大地減輕了自身重量，增加了有效功率的輸出。


圖1為本實(shí)用新型主視圖。
圖2為本實(shí)用新型俯視圖。
圖3為本實(shí)用新型原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)及原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)1和平面放大機(jī)構(gòu)2，其中并聯(lián)機(jī)構(gòu)1由上平臺11、下平臺12、三個分支13組成，三個分支13并聯(lián)安裝在上、下平臺11、12之間，其中每個分支13具有3個桿件A131、B132、C133，從上至下依次安裝，具體為桿件A131通過轉(zhuǎn)動副14與上平臺11連接；所述平面放大機(jī)構(gòu)2具有四個桿件D21、E22、F23、G24，之間均通過轉(zhuǎn)動副A25連接，其相對兩桿件平行，所述桿件E22、G24分別為桿件D21、F23長度之和，所述萬向節(jié)27、轉(zhuǎn)動副B26、桿件G24末端H在空間一條直線上；所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)1中的球副15位于桿件A131和桿件B132之間，桿件B132通過移動副16與桿件C133相連，所述桿件C133固定于下平臺12上；所述平面放大機(jī)構(gòu)2一方面通過轉(zhuǎn)動副B26安裝于基座3上，另一方面通過萬向節(jié)27與并聯(lián)機(jī)構(gòu)1的上平臺11相連；所述轉(zhuǎn)動副A25的軸線垂直于平面放大機(jī)構(gòu)2所在平面，所述轉(zhuǎn)動副B26的軸線垂直于基座3的基座面；所述桿件A131、B1 32、C133、D21、E22、F23、G24采用薄壁箱體結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型在863研究課題實(shí)驗(yàn)中，其平面放大機(jī)構(gòu)2輸出端H點(diǎn)，在負(fù)載25kg時，最高速度可達(dá)到10m/s。
本實(shí)用新型的運(yùn)動原理如下并聯(lián)機(jī)構(gòu)1具有高速三自由度，作為運(yùn)動輸入部分，亦為驅(qū)動部分，平面放大機(jī)構(gòu)2作為主臂，即運(yùn)動的輸出部分，并聯(lián)機(jī)構(gòu)1與平面放大機(jī)構(gòu)2之間采用萬向節(jié)27為二個自由度連接；由于萬向節(jié)27和轉(zhuǎn)動副B26的使用，使得主臂末端H具有空間三個位置運(yùn)動功能(X、Y、Z三坐標(biāo))；本實(shí)用新型通過控制裝置使并聯(lián)機(jī)構(gòu)1進(jìn)行三個位置(沿X、Y、Z三坐標(biāo))運(yùn)動，則平面放大機(jī)構(gòu)2可將并聯(lián)機(jī)構(gòu)1的運(yùn)動范圍進(jìn)行放大輸出，即H點(diǎn)的范圍是萬向節(jié)27的軸心I點(diǎn)范圍經(jīng)平面放大機(jī)構(gòu)2放大后的結(jié)果，其放大范圍應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用需要而確定，本實(shí)施例將并聯(lián)機(jī)構(gòu)1的運(yùn)動范圍放大5倍輸出。
權(quán)利要求1.一種并聯(lián)放大復(fù)合高速三自由度機(jī)器人臂，包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1)和平面放大機(jī)構(gòu)(2)，其中并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1)由上平臺(11)、下平臺(12)、三個分支(13)組成，三個分支(13)并聯(lián)安裝在上、下平臺(11、12)之間，其中每個分支(13)具有3個桿件A、B、C(131、132、133)，從上至下依次安裝，具體為桿件A(131)通過轉(zhuǎn)動副(14)與上平臺(11)連接；所述平面放大機(jī)構(gòu)(2)具有四個桿件D、E、F、G(21、22、23、24)，之間均通過轉(zhuǎn)動副A(25)連接，其相對兩桿件平行；其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1)中的球副(15)位于桿件A(131)和桿件B(132)之間，桿件B(132)通過移動副(16)與桿件C(133)相連，所述桿件C(133)固定于下平臺(12)上；所述平面放大機(jī)構(gòu)(2)一方面通過轉(zhuǎn)動副B(26)安裝于基座(3)上，另一方面通過萬向節(jié)(27)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1)的上平臺(11)相連。
2.按照權(quán)利要求1所述并聯(lián)放大復(fù)合高速三自由度機(jī)器人臂，其特征在于所述轉(zhuǎn)動副A(25)的軸線垂直于平面放大機(jī)構(gòu)(2)所在平面，所述轉(zhuǎn)動副B(26)的軸線垂直于基座(3)的基座面。
3.按照權(quán)利要求1所述并聯(lián)放大復(fù)合高速三自由度機(jī)器人臂，其特征在于所述桿件A、B、C、D、E、F、G(131、132、133、21、22、23、24)采用薄壁箱體結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù),具體地說是一種并聯(lián)放大復(fù)合高速三自由度機(jī)器人臂。包括并聯(lián)機(jī)構(gòu)和平面放大機(jī)構(gòu),所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中球副位于桿件A和桿件B之間,桿件B通過移動副與桿件C相連,所述桿件C固定于下平臺上;為主臂的平面放大機(jī)構(gòu)一方面通過轉(zhuǎn)動副B安裝于基座上,另一方面通過萬向節(jié)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺相連。作業(yè)范圍較大,重量輕,具有高的剛度和精度。
文檔編號B25J18/00GK2407900SQ0021098
公開日2000年11月29日 申請日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月3日
發(fā)明者李小凡, 王 忠, 原培章 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所