專利名稱：一種六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種六自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)器人按運(yùn)動鏈的結(jié)構(gòu)形式分為桿支撐并聯(lián)機(jī)構(gòu)和繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)兩大類。
桿支撐并聯(lián)機(jī)構(gòu)憑借其結(jié)構(gòu)剛性好、承載能力強(qiáng)、累積誤差小、運(yùn)動反解模型簡單、部件簡單等優(yōu)勢，逐漸在國內(nèi)外機(jī)床行業(yè)占領(lǐng)市場，并將成為21世紀(jì)高速輕型數(shù)控加工的主力裝備。但其存在工作空間較小、奇異點(diǎn)上無法達(dá)到驅(qū)動的目的和正向運(yùn)動學(xué)的計算非常復(fù)雜等問題，為工程應(yīng)用帶來了很多困難，控制起來非常復(fù)雜。
繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、慣性小、平動工作空間大和運(yùn)動速度快等特點(diǎn)。但由于繩只能承受拉力，不能承受壓力，其機(jī)構(gòu)必須采用冗余約束控制方案，其運(yùn)動學(xué)正解分析和奇異性分析的難度比較大，其機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)是具有過約束牽引的高度耦合的非線性系統(tǒng)，必須對動力學(xué)模型進(jìn)行線性化和解耦處理。繩牽引并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工程應(yīng)用中還必須解決繩的彈性變形、繩長的精確控制、繩必須保持直線等關(guān)鍵問題，控制起來也是非常復(fù)雜。
并聯(lián)機(jī)器人的以上特點(diǎn)限制了該機(jī)構(gòu)在其他工業(yè)領(lǐng)域中更進(jìn)一步的應(yīng)用，如造船業(yè)中的起重機(jī)、需精確定位及主動調(diào)整位姿的集裝箱吊裝、復(fù)雜地形人員的主動搜救和太空望遠(yuǎn)鏡等。這些應(yīng)用領(lǐng)域均需要機(jī)構(gòu)有較大的工作空間和較簡單的結(jié)構(gòu)形式與控制方式。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)控制方式復(fù)雜的不足，本實用新型提供一種控制簡單、工作空間大的六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
本實用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括底座和動平臺，所述的底座上鉸接有三組伺服電機(jī)總成，三組伺服電機(jī)總成分別位于三條直線上，這三條直線相交構(gòu)成一個三角形；每組伺服電機(jī)總成由兩個伺服電機(jī)總成組成，每個伺服電機(jī)總成包括伺服電機(jī)和安裝在伺服電機(jī)的機(jī)座上的卷軸，所述的卷軸與所述伺服電機(jī)的輸出軸平行，該卷軸通過傳動機(jī)構(gòu)與所述伺服電機(jī)的輸出軸連接，用于連接所述底座和伺服電機(jī)總成的鉸軸與伺服電機(jī)的輸出軸垂直；所述的動平臺上還鉸接有三個復(fù)合球鉸，每個復(fù)合球鉸與一組伺服電機(jī)總成相對應(yīng)，每個復(fù)合球鉸通過兩條鋼帶與對應(yīng)的一組伺服電機(jī)總成連接，所述鋼帶的首端與所述卷軸固接，所述鋼帶的末端與所述的復(fù)合球鉸鉸接；所述的復(fù)合球鉸包括第一鉸座和位于所述第一鉸座下方的第二鉸座，所述的第一鉸座上有第一鉸軸，所述的第二鉸座上有第二鉸軸和第三鉸軸，所述的第一鉸軸、第二鉸軸、第三鉸軸兩兩垂直，所述鋼帶的末端橫向鉸接在所述的第一鉸軸上，所述的第一鉸座橫向鉸接在所述的第二鉸軸上，所述的動平臺縱向鉸接在所述的第三鉸軸上。
進(jìn)一步，三組伺服電機(jī)所在的三條直線相交所組成的三角形為等邊三角形。
進(jìn)一步，所述鋼帶的末端有鉸塊，所述的鉸塊鉸接在所述的第一鉸軸上。
進(jìn)一步，所述鋼帶的末端呈圓弧狀。
進(jìn)一步，所述的卷軸和所述伺服電機(jī)的輸出軸通過傳動帶連接。
本實用新型的工作原理是通過伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動來控制鋼帶長度的變化，從而實現(xiàn)動平臺的六自由度運(yùn)動。整個機(jī)構(gòu)在工作時，伺服電機(jī)總成繞其鉸軸轉(zhuǎn)動；鋼帶的一端繞卷軸卷動，另一端繞第一鉸軸轉(zhuǎn)動；第一鉸座繞第二鉸軸轉(zhuǎn)動；動平臺繞第三鉸軸轉(zhuǎn)動。
本實用新型的有益效果在于1.本實用新型提供的六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間大，工程應(yīng)用簡單，控制方式簡單。
2.本實用新型的各個運(yùn)動副之間基本無間隙，提高了運(yùn)動精度。
3.本實用新型的各個運(yùn)動副在運(yùn)作時產(chǎn)生摩擦的摩擦較較小，保護(hù)易產(chǎn)生熱變形，提高了運(yùn)動精度。
4.本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、布局合理。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是復(fù)合球鉸的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參照圖1、2，一種六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括底座1和動平臺2，所述的底座1上鉸接有三組伺服電機(jī)總成，三組伺服電機(jī)總成分別位于三條直線上，這三條直線相交構(gòu)成一個等邊三角形。每組伺服電機(jī)總成由兩個伺服電機(jī)總成組成，每個伺服電機(jī)總成包括伺服電機(jī)3和安裝在伺服電機(jī)的機(jī)座上的卷軸4，所述的卷軸4與所述伺服電機(jī)的輸出軸平行，該卷軸4通過傳動帶5與所述伺服電機(jī)3的輸出軸連接，用于連接所述底座1和伺服電機(jī)總成的鉸軸與伺服電機(jī)3的輸出軸垂直。
所述的動平臺2上還鉸接有三個復(fù)合球鉸，每個復(fù)合球鉸與一組伺服電機(jī)總成相對應(yīng)，每個復(fù)合球鉸通過兩條鋼帶6與對應(yīng)的一組伺服電機(jī)總成連接，所述鋼帶6的首端與所述卷軸4固接，所述鋼帶6的末端與所述的復(fù)合球鉸鉸接。
所述的復(fù)合球鉸包括第一鉸座7和位于所述第一鉸座下方的第二鉸座8，所述的第一鉸座7上有第一鉸軸9，所述的第二鉸座8上有第二鉸軸10和第三鉸軸11，所述的第一鉸軸9、第二鉸軸10、第三鉸軸11兩兩垂直，所述鋼帶6的末端呈圓弧狀且有鉸塊12，所述的鉸塊12鉸接在所述的第一鉸軸9上，通過鉸塊將鋼帶連接到鉸軸上對鋼帶運(yùn)動的穩(wěn)定性有益，圓弧狀的末端使得鋼帶6在承受側(cè)向力時具有一定的剛度。所述的第一鉸座7橫向鉸接在所述的第二鉸軸10上，所述的動平臺2縱向鉸接在所述的第三鉸軸11上。
本實用新型的工作原理是通過伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動來控制鋼帶長度的變化，從而實現(xiàn)動平臺的六自由度運(yùn)動。整個機(jī)構(gòu)在工作時，伺服電機(jī)總成繞其鉸軸轉(zhuǎn)動；鋼帶的一端繞卷軸卷動，另一端繞第一鉸軸轉(zhuǎn)動；第一鉸座繞第二鉸軸轉(zhuǎn)動；動平臺繞第三鉸軸轉(zhuǎn)動。
當(dāng)三組伺服電機(jī)總成所在的三條直線相交所組成的三角形為等邊三角形時，整個機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)最為合理，實際上，只要三組伺服電機(jī)總成所在的三條直線相交組成三角形，本實用新型所述的并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1.一種六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括底座和動平臺，其特征在于所述的底座上鉸接有三組伺服電機(jī)總成，三組伺服電機(jī)總成分別位于三條直線上，這三條直線相交構(gòu)成一個三角形；每組伺服電機(jī)總成由兩個伺服電機(jī)總成組成，每個伺服電機(jī)總成包括伺服電機(jī)和安裝在伺服電機(jī)的機(jī)座上的卷軸，所述的卷軸與所述伺服電機(jī)的輸出軸平行，該卷軸通過傳動機(jī)構(gòu)與所述伺服電機(jī)的輸出軸連接，用于連接所述底座和伺服電機(jī)總成的鉸軸與伺服電機(jī)的輸出軸垂直；所述的動平臺上還鉸接有三個復(fù)合球鉸，每個復(fù)合球鉸與一組伺服電機(jī)總成相對應(yīng)，每個復(fù)合球鉸通過兩條鋼帶與對應(yīng)的一組伺服電機(jī)總成連接，所述鋼帶的首端與所述卷軸固接，所述鋼帶的末端與所述的復(fù)合球鉸鉸接；所述的復(fù)合球鉸包括第一鉸座和位于所述第一鉸座下方的第二鉸座，所述的第一鉸座上有第一鉸軸，所述的第二鉸座上有第二鉸軸和第三鉸軸，所述的第一鉸軸、第二鉸軸、第三鉸軸兩兩垂直，所述鋼帶的末端橫向鉸接在所述的第一鉸軸上，所述的第一鉸座橫向鉸接在所述的第二鉸軸上，所述的動平臺縱向鉸接在所述的第三鉸軸上。
2.如權(quán)利要求1所述的六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于三組伺服電機(jī)所在的三條直線相交所組成的三角形為等邊三角形。
3.如權(quán)利要求2所述的六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于所述鋼帶的末端有鉸塊，所述的鉸塊鉸接在所述的第一鉸軸上。
4.如權(quán)利要求4所述的六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于所述鋼帶的末端呈圓弧狀。
5.如權(quán)利要求4所述的六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的卷軸和所述伺服電機(jī)的輸出軸通過傳動帶連接。
專利摘要一種六自由度鋼帶并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括底座和動平臺，底座上鉸接有三組伺服電機(jī)總成，三組伺服電機(jī)總成分別位于三條直線上，這三條直線相交構(gòu)成一個三角形；每組伺服電機(jī)總成由兩個伺服電機(jī)總成組成，每個伺服電機(jī)總成包括伺服電機(jī)和安裝在伺服電機(jī)的機(jī)座上的卷軸，卷軸與伺服電機(jī)的輸出軸平行，該卷軸通過傳動機(jī)構(gòu)與伺服電機(jī)的輸出軸連接，用于連接底座和伺服電機(jī)總成的鉸軸與伺服電機(jī)的輸出軸垂直；動平臺上還鉸接有三個復(fù)合球鉸，每個復(fù)合球鉸通過兩條鋼帶與一組伺服電機(jī)總成連接，鋼帶的首端與卷軸固接，鋼帶的末端與復(fù)合球鉸鉸接。其有益效果在于工作空間大，工程應(yīng)用簡單，控制方式簡單，提高了運(yùn)動精度。
文檔編號B25J9/08GK2880407SQ20062010127
公開日2007年3月21日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者艾青林, 計時鳴, 金明生, 張利, 袁巧玲, 王忠飛, 楊光 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)