專利名稱：六自由度—三支鏈縮放式混合并聯(lián)機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及并聯(lián)機器人結構的改進。
背景技術：
主操縱手(主手)是一種機器人遙控設備，高性能的主操縱手對完成遙控操作任務，提高操作質量至關重要。對于主從遙控操作中的主操縱手性能的要求是低慣量、低磨擦、高精度、高剛度、大工作空間、操作靈活、無回程間隙。主手機構采用并聯(lián)形式是一種發(fā)展趨勢，并聯(lián)機器人的驅動裝置一般安裝在靠近底座部位，固定不動或運動速度很低，使得機構的運動慣量小；機器人的動平臺通過并聯(lián)方式與底座相連接，其承載能力高，剛度好，結構緊湊，運動鏈短，誤差積累少，位置精度高，動態(tài)性能好。在控制方面，并聯(lián)機器人的運動學逆解求解簡單，位置控制容易。因此近年來并聯(lián)機器人已經廣泛地應用在航天、航空、海底作業(yè)、地下開發(fā)、工業(yè)生產制造、計算機輔助醫(yī)療、生物工程和微電機系統(tǒng)等方面。然而并聯(lián)機器人的缺點是工作空間小(相對于機器人的結構尺寸)，描述復雜，運動之間耦合大，造成可操作性差。在主從遙控操作中用作主操縱手受到了極大的限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是研制一種六自由度——三支鏈縮放式混合并聯(lián)機器人，它具有結構緊湊，運動慣量小，無回程間隙，低磨擦，靈活性和可操作性好的特點。本發(fā)明由上平臺1、下平臺6、三個支鏈11組成，三個支鏈11沿著下平臺6圓周周向均布設置，三個支鏈11的下端分別固定在下平臺6的上平面上；三個支鏈11的上端分別與上平臺1的下端相連接；支鏈11由旋轉運動副10、連接桿2、平行四邊形中的一號連桿4、二號連桿12、三號連桿13、四號連桿14、內電機15、外電機5、電機座16、等效球副的小豎桿7、橫桿8、萬向節(jié)3、A軸承18、B軸承9組成；平行四邊形中的一號連桿4和二號連桿12的上端由橫桿8一端的小軸17與其軸連接，平行四邊形中的一號連桿4的下端與三號連桿13的上端由軸連接，平行四邊形中的二號連桿12的下端與四號連桿14的上端由軸連接，平行四邊形中的三號連桿13的下端與外電機5的輸出軸由軸連接，平行四邊形中的四號連桿14的下端與內電機15的輸出軸由軸連接，外電機5和內電機15分別固定在電機座16的內外兩側面上，電機座16與下平臺6固定連接，橫桿8的另一端與萬向節(jié)3相連接，小豎桿7的上端與連接桿2的下端相連接，小豎桿7的下端與萬向節(jié)3相連接，連接桿2的上端與旋轉運動副10相連接，旋轉運動副10的上端與上平臺1的下端相連接，小豎桿7的上端與連接桿2下端的連接處之間設有A軸承18；橫桿8一端的小軸17與平行四邊形中的一號連桿4和二號連桿12上端的連接處之間設有B軸承9。本發(fā)明采用三組支鏈連接上下平臺，每組支鏈為平行四邊形通過等效球副與連桿組成縮放式結構的串并聯(lián)混合形式提高了剛度，減小了運動誤差，采用軸線相交于一點但不共面的三個轉動副等效球副的連接形式，擴大了連桿的擺動范圍，進而增大了機構的工作空間，驅動電機固定在下平臺(底座)上，運動慣量小；支鏈數(shù)少，降低了連桿之間的干涉。本發(fā)明的技術指標自由度數(shù)六個；沿X、Y、Z三軸的直線行程±40°；位移重復定位精度0.1mm。整體尺寸不大于500mm×500mm×500mm(長×寬×高)。本發(fā)明與相同尺寸的并聯(lián)機器人相比，增大了工作范圍，提高了運動靈活性，從人體工程學考慮，更適合人的操作空間。同現(xiàn)有的技術相比，具有結構緊湊，運動慣量小，無回程間隙，低磨擦，可操作性好的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的俯視結構示意圖，圖2是本發(fā)明一個支鏈11的結構示意圖，圖3是圖2的S向視圖，圖4是圖2的M處剖視圖。
具體實施例方式本實施方式由上平臺1、下平臺6、三個支鏈11組成，三個支鏈11沿著下平臺6圓周周向均布設置，三個支鏈11的下端分別固定在下平臺6的上平面上；三個支鏈11的上端分別與上平臺1的下端相連接；支鏈11由旋轉運動副10、連接桿2、平行四邊形中的一號連桿4、二號連桿12、三號連桿13、四號連桿14、內電機15、外電機5、電機座16、等效球副的小豎桿7、橫桿8、萬向節(jié)3、A軸承18、B軸承9組成；平行四邊形中的一號連桿4和二號連桿12的上端由橫桿8一端的小軸17與其軸連接，平行四邊形中的一號連桿4的下端與三號連桿13的上端由軸連接，平行四邊形中的二號連桿12的下端與四號連桿14的上端由軸連接，平行四邊形中的三號連桿13的下端與外電機5的輸出軸由軸連接，平行四邊形中的四號連桿14的下端與內電機15的輸出軸由軸連接，外電機5和內電機15分別固定在電機座16的內外兩側面上，電機座16與下平臺6固定連接，橫桿8的另一端與萬向節(jié)3相連接，小豎桿7的上端與連接桿2的下端相連接，小豎桿7的下端與萬向節(jié)3相連接，連接桿2的上端與旋轉運動副10相連接，旋轉運動副10的上端與上平臺1的下端相連接，小豎桿7的上端與連接桿2下端的連接處之間設有A軸承18；橫桿8一端的小軸17與平行四邊形中的一號連桿4和二號連桿12上端的連接處之間設有B軸承9。A軸承18和B軸承9都是球軸承。
權利要求
1.六自由度——三支鏈縮放式混合并聯(lián)機器人，它由上平臺(1)、下平臺(6)、三個支鏈(11)組成，其特征在于三個支鏈(11)沿著下平臺(6)圓周周向均布設置，三個支鏈(11)的下端分別固定在下平臺(6)的上平面上，三個支鏈(11)的上端分別與上平臺(1)的下端相連接。
2.根據權利要求1所述的六自由度——三支鏈縮放式混合并聯(lián)機器人，其特征在于支鏈(11)由旋轉運動副(10)、連接桿(2)、平行四邊形中的一號連桿(4)、二號連桿(12)、三號連桿(13)、四號連桿(14)、內電機(15)、外電機(5)、電機座(16)、等效球副的小豎桿(7)、橫桿(8)、萬向節(jié)(3)、A軸承(18)、B軸承(9)組成；平行四邊形中的一號連桿(4)和二號連桿(12)的上端由橫桿(8)一端的小軸(17)與其軸連接，平行四邊形中的一號連桿(4)的下端與三號連桿(13)的上端由軸連接，平行四邊形中的二號連桿(12)的下端與四號連桿(14)的上端由軸連接，平行四邊形中的三號連桿(13)的下端與外電機(5)的輸出軸由軸連接，平行四邊形中的四號連桿(14)的下端與內電機(15)的輸出軸由軸連接，外電機(5)和內電機(15)分別固定在電機座(16)的內外兩側面上，電機座(16)與下平臺(6)固定連接，橫桿(8)的另一端與萬向節(jié)(3)相連接，小豎桿(7)的上端與連接桿(2)的下端相連接，小豎桿(7)的下端與萬向節(jié)(3)相連接，連接桿(2)的上端與旋轉運動副(10)相連接，旋轉運動副(10)的上端與上平臺(1)的下端相連接，小豎桿(7)的上端與連接桿(2)下端的連接處之間設有A軸承(18)；橫桿(8)一端的小軸(17)與平行四邊形中的一號連桿(4)和二號連桿(12)上端的連接處之間設有B軸承(9)。
3.根據權利要求2所述的六自由度——三支鏈縮放式混合并聯(lián)機器人，其特征在于A軸承(18)和B軸承(9)是球軸承。
全文摘要
六自由度—三支鏈縮放式混合并聯(lián)機器人，它涉及并聯(lián)機器人結構的改進。本發(fā)明由上平臺(1)、下平臺(6)、三個支鏈(11)組成，三個支鏈(11)沿著下平臺圓周周向均布設置，三個支鏈(11)的下端分別固定在下平臺(6)的上平面上；三個支鏈(11)的上端分別與上平臺(1)的下端相連接。本發(fā)明采用軸線相交于一點但不共面的三個轉動副等效球副的連接形式，擴大了連桿的擺動范圍，進而增大了機構的工作空間。本發(fā)明與相同尺寸的并聯(lián)機器人相比，增大了工作范圍，提高了運動靈活性，從人體工程學考慮，更適合人的操作空間。同現(xiàn)有的技術相比，具有結構緊湊，運動慣量小，無回程間隙，低摩擦，可操作性好的優(yōu)點。
文檔編號B25J9/08GK1544209SQ20031010767
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月10日 優(yōu)先權日2003年11月10日
發(fā)明者孫立寧, 孔民秀, 榮偉彬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學