專利名稱：一種三自由度并聯(lián)機(jī)械手腕的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械手腕，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)械手腕。
背景技術(shù)：
采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為機(jī)械手腕的研究成果較少，目前的機(jī)械手腕基本都是采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)。中國(guó)專利CN201010161423. 3公開了一種含防卡死機(jī)構(gòu)的機(jī)械手腕，其主要特征在于通過(guò)軸承組合實(shí)現(xiàn)防卡死功能。中國(guó)專利CN201020698(^6. 5公開了一種串聯(lián)結(jié)構(gòu)的隔爆重型機(jī)械手腕，其主要特征在于隔爆且能重載。中國(guó)專利CN200810083584.8公開了一種關(guān)節(jié)式機(jī)械手腕，其主要特征在于采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)組合成關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)手腕功能。中國(guó)專利 CN200510136710. 8公開了一種適合水下作業(yè)的機(jī)械手腕，其主要特征在于可以在水下進(jìn)行作業(yè)。由于串聯(lián)機(jī)構(gòu)有累計(jì)誤差，串聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)械手腕的末端定位誤差較大，且均屬于非可控誤差。傳統(tǒng)機(jī)械臂末端安裝的機(jī)械手腕都是串聯(lián)機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般位于轉(zhuǎn)動(dòng)副附近，導(dǎo)致機(jī)械手腕各構(gòu)件重量大且運(yùn)動(dòng)慣量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕、靈巧度高、精度高的3自由度并聯(lián)機(jī)械手腕，其主要包括機(jī)座、動(dòng)平臺(tái)以及連接它們的一個(gè)約束驅(qū)動(dòng)支鏈和兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)支鏈。三個(gè)支鏈兩端均呈正三角形對(duì)稱分布，分別與機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)連接，每個(gè)支鏈的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝在靠近機(jī)座一側(cè)的移動(dòng)副上。約束驅(qū)動(dòng)支鏈由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副組成，構(gòu)成RI3R型串聯(lián)結(jié)構(gòu)支鏈，其中驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)座連接，該驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的另一端通過(guò)另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，也可以加長(zhǎng)上述轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)中心線與動(dòng)平臺(tái)之間的長(zhǎng)度。上述兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線分別平行于機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)的平面，上述轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)角均為180°時(shí)，其軸線垂直相錯(cuò)且均與驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的中心線垂直相交。兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的驅(qū)動(dòng)支鏈由一個(gè)萬(wàn)向副、一個(gè)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副和一個(gè)球鉸組成，構(gòu)成UPS型串聯(lián)結(jié)構(gòu)支鏈。其中驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的一端通過(guò)萬(wàn)向副與機(jī)座連接，該驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的另一端通過(guò)球鉸與動(dòng)平臺(tái)連接連接。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)支鏈萬(wàn)向副與機(jī)座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共線且垂直于約束驅(qū)動(dòng)支鏈與機(jī)座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。三個(gè)支鏈的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸線均與其支鏈的驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的軸線重合。本發(fā)明所采用的機(jī)構(gòu)原型屬于2轉(zhuǎn)動(dòng)1移動(dòng)三自由度非對(duì)稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其末端動(dòng)平臺(tái)的自由度特性與約束驅(qū)動(dòng)支鏈末端完全一樣，驅(qū)動(dòng)支鏈對(duì)動(dòng)平臺(tái)不起約束作用只提供驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以布置在每個(gè)支鏈距離機(jī)座較近的地方，從而大大減小動(dòng)平臺(tái)的重量和
,卜 ·旦
貝里。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。2、累計(jì)誤差小、誤差可補(bǔ)償、末端工作空間大。3、靈巧度高，動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)情況可以通過(guò)約束驅(qū)動(dòng)分支鏈結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)現(xiàn)改變，驅(qū)動(dòng)分支鏈對(duì)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)不施加約束干擾，運(yùn)動(dòng)支鏈少、驅(qū)動(dòng)靠近機(jī)座容易控制。
4、可以通過(guò)改變約束驅(qū)動(dòng)支鏈與動(dòng)平臺(tái)連接轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線到動(dòng)平臺(tái)的距離調(diào)整機(jī)械手腕運(yùn)動(dòng)的靈活度。5、可實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂末端附加機(jī)械手腕的2轉(zhuǎn)動(dòng)1移動(dòng)三自由度靈活操作要求。6、模塊化程度高，可安裝在各種機(jī)械臂、機(jī)器人末端作為末端執(zhí)行機(jī)械手腕作業(yè)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的立體示意簡(jiǎn)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的立體示意簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
在圖1所示的一種3自由度并聯(lián)機(jī)械手腕的立體示意圖中，一個(gè)約束驅(qū)動(dòng)支鏈和兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)支鏈的兩端分別與機(jī)座1和動(dòng)平臺(tái)10連接，且連接點(diǎn)均呈正三角形對(duì)稱分布，每個(gè)支鏈的驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、7均安裝在靠近機(jī)座一側(cè)的移動(dòng)副上。約束驅(qū)動(dòng)支鏈為RPR型串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副4的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副2與機(jī)座連接，該驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副5與動(dòng)平臺(tái)連接。上述兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線分別平行于機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)的平面，上述兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)角均為180°時(shí)，其軸線垂直相錯(cuò)且均與驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的中心線垂直相交。兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的驅(qū)動(dòng)支鏈為UPS型串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副8的一端通過(guò)萬(wàn)向副6與機(jī)座連接，該驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的另一端通過(guò)球鉸9與動(dòng)平臺(tái)10連接。上述萬(wàn)向副與機(jī)座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共線且垂直于約束驅(qū)動(dòng)支鏈與機(jī)座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。三個(gè)支鏈的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸線均與其支鏈的驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的軸線重合。實(shí)施例2
在圖2所示的一種3自由度并聯(lián)機(jī)械手腕的立體示意圖中，增加了約束驅(qū)動(dòng)支鏈中轉(zhuǎn)動(dòng)副5的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線與動(dòng)平臺(tái)10之間的長(zhǎng)度，其它構(gòu)件及其連接關(guān)系與圖1相同。
權(quán)利要求
1.一種三自由度并聯(lián)機(jī)械手腕，其包括機(jī)座、動(dòng)平臺(tái)以及連接它們的一個(gè)約束驅(qū)動(dòng)支鏈和兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)支鏈，其特征在于所述三個(gè)支鏈兩端均呈正三角形對(duì)稱分布，分別與機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)連接，每個(gè)支鏈的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝在靠近機(jī)座一側(cè)的移動(dòng)副上；所述約束驅(qū)動(dòng)支鏈的驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)座連接，該驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的另一端通過(guò)另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，上述兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線分別平行于機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)的平面，上述轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)角均為180°時(shí)，其軸線垂直相錯(cuò)且均與驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的中心線垂直相交；所述兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的驅(qū)動(dòng)支鏈的驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的一端通過(guò)萬(wàn)向副與機(jī)座連接，該驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的另一端通過(guò)球鉸與動(dòng)平臺(tái)連接連接，上述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)支鏈萬(wàn)向副與機(jī)座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線共線且垂直于約束驅(qū)動(dòng)支鏈與機(jī)座相聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，三個(gè)支鏈的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸線均與其支鏈的驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副的軸線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3自由度并聯(lián)機(jī)械手腕，其特征在于可加長(zhǎng)約束驅(qū)動(dòng)支鏈中轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線與動(dòng)平臺(tái)之間的長(zhǎng)度。
全文摘要
一種三自由度并聯(lián)機(jī)械手腕，由機(jī)座、動(dòng)平臺(tái)以及連接它們的一個(gè)約束驅(qū)動(dòng)支鏈和兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)支鏈構(gòu)成，三個(gè)支鏈兩端與機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)呈正三角形對(duì)稱分布，其中約束驅(qū)動(dòng)支鏈由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副組成，構(gòu)成RPR型串聯(lián)結(jié)構(gòu)支鏈，并且通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)連接。兩個(gè)完全相同的驅(qū)動(dòng)支鏈均由一個(gè)萬(wàn)向副、一個(gè)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)副和一個(gè)球鉸組成，構(gòu)成UPS型串聯(lián)結(jié)構(gòu)支鏈，并且通過(guò)萬(wàn)向副與機(jī)座連接，通過(guò)球鉸與動(dòng)平臺(tái)連接。本發(fā)明具有承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、工作空間大、靈巧度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)支鏈少、不容易干涉、無(wú)自微動(dòng)、精度高、驅(qū)動(dòng)靠近機(jī)座容易控制等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J17/00GK102528817SQ20121000963
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者張典范, 榮譽(yù), 金振林 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)