專利名稱：上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種機(jī)器人上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)US20090019960和EP1084802公開(kāi)了一種上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括四個(gè)主動(dòng)支鏈和一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，每條支鏈包括近架桿和遠(yuǎn)架桿兩部分。其中近架桿一端相對(duì)于固定機(jī)架僅具有一個(gè)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，另一端通過(guò)僅具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與遠(yuǎn)架桿的一端連接；遠(yuǎn)架桿另一端通過(guò)僅具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)連接， 從而保證機(jī)構(gòu)的平動(dòng)；動(dòng)平臺(tái)由四個(gè)部件組成，其中兩個(gè)部件需相互平行，另外兩個(gè)部件與前述兩個(gè)相互平行的部件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，通過(guò)部件之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)繞垂直于動(dòng)平臺(tái)的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，同時(shí)配以相應(yīng)的放大機(jī)構(gòu)可擴(kuò)大轉(zhuǎn)角范圍。上述機(jī)構(gòu)的局限性在于該機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的多個(gè)部件處于同一個(gè)平面內(nèi)，使動(dòng)平臺(tái)的尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，并且放大機(jī)構(gòu)增加了動(dòng)平臺(tái)的重量，不利于提高機(jī)構(gòu)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)力傳遞效果好，使用壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)輕巧。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、動(dòng)平臺(tái)以及對(duì)稱設(shè)置在所述固定架與所述動(dòng)平臺(tái)之間的四組結(jié)構(gòu)相同的支鏈，所述固定架上固接有驅(qū)動(dòng)裝置，所述動(dòng)平臺(tái)固接有下連接軸，每組支鏈包括近架桿和兩個(gè)平行且等長(zhǎng)的遠(yuǎn)架桿，所述近架桿一端與所述驅(qū)動(dòng)裝置固接，另一端固接有上連接軸，所述兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿一端分別與所述上連接軸鉸接，另一端分別與動(dòng)平臺(tái)上的所述下連接軸鉸接，每組所述支鏈上的所述上連接軸、所述兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿及與其連接的所述下連接軸構(gòu)成平行四邊形，所述動(dòng)平臺(tái)包括平行且垂直軸線重合的上平臺(tái)和下平臺(tái)，所述上平臺(tái)的兩端和所述下平臺(tái)的兩端都分別固接有兩個(gè)平行的所述下連接軸；所述上平臺(tái)和下平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在上平臺(tái)上的絲杠螺母和與其轉(zhuǎn)動(dòng)連接的絲杠，所述絲杠由安裝在所述下平臺(tái)上的軸承支承，所述上平臺(tái)和下平臺(tái)之間還連接有連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由沿所述動(dòng)平臺(tái)垂直軸線圓周分布的至少兩組結(jié)構(gòu)相同的雙連桿結(jié)構(gòu)組成，每組雙連桿結(jié)構(gòu)均包括與所述上平臺(tái)鉸接的上連桿和與所述下平臺(tái)鉸接的下連桿，所述上連桿和所述下連桿鉸接。所述多組相同的雙連桿結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中雙連桿結(jié)構(gòu)有相鄰兩組相互垂直布置時(shí)，應(yīng)至少由兩組構(gòu)成，當(dāng)其中雙連桿結(jié)構(gòu)任意兩組都不垂直布置時(shí)，應(yīng)至少由三組構(gòu)成。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是動(dòng)平臺(tái)分為上、下平臺(tái)兩個(gè)部分，使動(dòng)平臺(tái)的部件不完全處于同一個(gè)平面，使動(dòng)平臺(tái)的總體尺寸減小，且不使用放大機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊；利用連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的過(guò)約束特性，保證上、下平臺(tái)的在垂直于平臺(tái)方向上相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，剛度和穩(wěn)定性好，并且所有連桿組結(jié)構(gòu)全部使用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，避免了移動(dòng)副連接，使其導(dǎo)向性能好，力的傳遞效果好，運(yùn)動(dòng)方式明確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明緊湊，克服了使用移動(dòng)副作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)而引起的受力不均勻，摩擦力較大等問(wèn)題，故其有利于機(jī)構(gòu)順暢運(yùn)行，提高了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用壽命，易實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)，且滿足復(fù)雜抓放操作的要求。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、固定架，2、近架桿，3、上連接軸，4a、4b遠(yuǎn)架桿，5、下連接軸，6、動(dòng)平臺(tái)，7、 驅(qū)動(dòng)裝置，8、絲杠，9、絲杠螺母，10、上平臺(tái)，11、上連桿，12、下連桿，13、下平臺(tái)。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一種上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架1、動(dòng)平臺(tái)6以及對(duì)稱布置在所述固定架1與動(dòng)平臺(tái)6之間的四條結(jié)構(gòu)相同的支鏈；每條支鏈由近架桿2、 上連接軸3、兩個(gè)相互平行且等長(zhǎng)的遠(yuǎn)架桿如和遠(yuǎn)架桿4b構(gòu)成。所述近架桿2的一端與固定于固定架1的驅(qū)動(dòng)裝置7的輸出端固接，近架桿2的另一端與上連接軸3固接；所述遠(yuǎn)架桿如和遠(yuǎn)架桿4b的一端分別通過(guò)球鉸鏈與所述上連接軸3球鉸接，另一端也分別通過(guò)球鉸鏈與固接于所述動(dòng)平臺(tái)6上的下連接軸5球鉸接；每條支鏈上的所述下連接軸5、所述上連接軸3和所述兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿如和4b構(gòu)成平行四邊形；所述驅(qū)動(dòng)裝置7為與其固接的近架桿2提供一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。請(qǐng)參閱圖2，所述動(dòng)平臺(tái)6由相互平行且垂直軸線重合的上平臺(tái)10和下平臺(tái)13構(gòu)成，所述上平臺(tái)10和下平臺(tái)13分別固接有下連接軸5，所述上平臺(tái)10和下平臺(tái)13通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在上平臺(tái)10上的絲杠螺母9和與其連接的絲桿8，絲桿8由安裝在下平臺(tái)13上的軸承支承，該機(jī)構(gòu)通過(guò)所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將上、下平臺(tái)的相對(duì)移動(dòng)轉(zhuǎn)化成繞絲杠8的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。上述動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)中，螺旋副直接承受了由上、下平臺(tái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的側(cè)向力，會(huì)導(dǎo)致絲杠受力變形，運(yùn)動(dòng)阻力增大，使螺旋副容易磨損且運(yùn)動(dòng)精度降低。為克服上述缺陷，在絲杠8外側(cè)設(shè)置多桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括四組由上連桿 11和下連桿12組成的結(jié)構(gòu)相同的雙連桿結(jié)構(gòu)，所述上連桿11與下連桿12之間相互鉸接， 所述上連桿11與上平臺(tái)10鉸接，所述下連桿12與下平臺(tái)13鉸接，所述四組結(jié)構(gòu)相同的雙連桿結(jié)構(gòu)以動(dòng)平臺(tái)的垂直軸線Z為軸成圓周均勻分布，構(gòu)成一個(gè)多桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)限制了上平臺(tái)10相對(duì)于下平臺(tái)13只能沿Z軸方向移動(dòng)。當(dāng)所述上平臺(tái)10與下平臺(tái)13發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)絲杠螺母9驅(qū)動(dòng)絲杠8轉(zhuǎn)動(dòng)。 采用多桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可保證上下平臺(tái)只能做沿Z軸方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)平臺(tái)6具有較高的側(cè)向剛度，使上下平臺(tái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力不影響轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，滿足機(jī)構(gòu)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性。此例中多桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中雙桿結(jié)構(gòu)為四組，當(dāng)然，此導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中雙連桿的組數(shù)為滿足要求的其他數(shù)量亦可，當(dāng)其中雙連桿結(jié)構(gòu)有相鄰兩組相互垂直布置時(shí)，應(yīng)至少由兩組構(gòu)成，當(dāng)其中雙連桿結(jié)構(gòu)任意兩組都不垂直布置時(shí)，應(yīng)至少由三組構(gòu)成。
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本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點(diǎn)在于1) 一維轉(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將上、下平臺(tái)沿垂直方向的相對(duì)移動(dòng)轉(zhuǎn)化而得到的。2)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是由多組結(jié)構(gòu)相同的沿動(dòng)平臺(tái)垂直軸線圓周分布的雙連桿結(jié)構(gòu)組成。3)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的雙連桿結(jié)構(gòu)全部是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，沒(méi)有使用移動(dòng)副，避免了受力不均勻，摩擦力大的問(wèn)題，提高使用壽命。4)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)利用了多組雙連桿結(jié)構(gòu)的過(guò)約束特性，保證了上、下平臺(tái)垂直方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向性能良好，有利于提高機(jī)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性。本發(fā)明采用了多組結(jié)構(gòu)相同的圓周分布的雙連桿結(jié)構(gòu)作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，此導(dǎo)向機(jī)構(gòu)全部由轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)成，利用多組鉸鏈的過(guò)約束特性，保證上下平臺(tái)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向不變，其導(dǎo)向性能良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明巧妙，避免使用移動(dòng)副作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，克服了移動(dòng)副受力不均勻，摩擦力大，使用壽命短等缺點(diǎn)。故其力的傳遞效果好，使用壽命長(zhǎng)，有利于機(jī)構(gòu)順暢運(yùn)行，提高了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，易實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)，且滿足復(fù)雜抓放操作的要求。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、動(dòng)平臺(tái)以及對(duì)稱設(shè)置在所述固定架與所述動(dòng)平臺(tái)之間的四組結(jié)構(gòu)相同的支鏈；所述固定架上固接有驅(qū)動(dòng)裝置；所述動(dòng)平臺(tái)固接有下連接軸；每組支鏈包括近架桿和兩個(gè)平行且等長(zhǎng)的遠(yuǎn)架桿，所述近架桿一端與所述驅(qū)動(dòng)裝置固接，另一端固接有上連接軸，所述兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿一端分別與所述上連接軸鉸接，另一端分別與動(dòng)平臺(tái)上的所述下連接軸鉸接，每組所述支鏈上的所述上連接軸、所述兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿及與其連接的所述下連接軸構(gòu)成平行四邊形；所述動(dòng)平臺(tái)包括相互平行且垂直軸線重合的上平臺(tái)和下平臺(tái)，所述上平臺(tái)的兩端和所述下平臺(tái)的兩端都分別固接有兩個(gè)平行的所述下連接軸；所述上平臺(tái)和所述下平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在上平臺(tái)上的絲杠螺母和與其轉(zhuǎn)動(dòng)連接的絲杠，所述絲杠由安裝在所述下平臺(tái)上的軸承支承，其特征在于，所述上平臺(tái)和下平臺(tái)之間還連接有連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由沿所述動(dòng)平臺(tái)垂直軸線圓周分布的至少兩組結(jié)構(gòu)相同的雙連桿結(jié)構(gòu)組成，每組雙連桿結(jié)構(gòu)均包括與所述上平臺(tái)鉸接的上連桿和與所述下平臺(tái)鉸接的下連桿，所述上連桿和所述下連桿鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述多組結(jié)構(gòu)相同的雙連桿結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中雙連桿結(jié)構(gòu)有相鄰兩組相互垂直布置時(shí)，應(yīng)至少由兩組構(gòu)成，當(dāng)其中雙連桿結(jié)構(gòu)任意兩組都不垂直布置時(shí)，應(yīng)至少由三組構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種上下伸縮式三平一轉(zhuǎn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定架、動(dòng)平臺(tái)以及對(duì)稱設(shè)置在所述固定架與所述動(dòng)平臺(tái)之間的四組結(jié)構(gòu)相同的支鏈，所述動(dòng)平臺(tái)包括相互平行且垂直軸線重合的上平臺(tái)和下平臺(tái)，所述上平臺(tái)和下平臺(tái)之間連接有連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由沿所述動(dòng)平臺(tái)垂直軸線圓周分布的至少三組結(jié)構(gòu)相同的雙連桿結(jié)構(gòu)組成，每組雙連桿結(jié)構(gòu)均包括與所述上平臺(tái)鉸接的上連桿和與所述下平臺(tái)鉸接的下連桿，所述上連桿和所述下連桿鉸接。本發(fā)明通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)將上、下平臺(tái)沿共同垂直軸線方向的相對(duì)移動(dòng)轉(zhuǎn)化為絲杠繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，利用連桿組導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的過(guò)約束特性，保證上、下平臺(tái)的垂直相對(duì)運(yùn)動(dòng)，剛度和穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102161201SQ20111010738
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者劉松濤, 宋軼民, 梅江平, 汪滿新, 王攀峰, 白普俊, 趙學(xué)滿, 趙慶, 黃田 申請(qǐng)人:天津大學(xué)