專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)器人從20世紀(jì)80年代以來(lái)，成為機(jī)器人領(lǐng)域中的幾個(gè)研究熱點(diǎn)之一。并聯(lián)機(jī)器人是指由固定平臺(tái)到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)用兩個(gè)或者兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)鏈相連，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或者兩個(gè)以上自由度，且驅(qū)動(dòng)至少分布在兩個(gè)或者兩個(gè)以上分支運(yùn)動(dòng)鏈上的機(jī)器人。它具有剛度大、承載能力強(qiáng)、累積誤差小、運(yùn)動(dòng)精度高、動(dòng)力性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。并聯(lián)機(jī)器人在很多工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如噴漆、焊接、搬運(yùn)、裝配等場(chǎng)合。其中成功應(yīng)用的并聯(lián)機(jī)器人有Delta機(jī)器人及其衍生產(chǎn)品。 Delta機(jī)器人是一個(gè)平動(dòng)3自由度高速并聯(lián)機(jī)器人，由于其基座平臺(tái)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)都是呈三角狀而得名。Delta機(jī)器人由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、3根主動(dòng)桿、3個(gè)平行四邊形從動(dòng)支鏈組成?；脚_(tái)的三邊通過(guò)三條相同的運(yùn)動(dòng)鏈分別連接到動(dòng)平臺(tái)的三邊上。每條運(yùn)動(dòng)鏈中有一個(gè)由四個(gè)球鉸與桿件組成的平行四邊形閉環(huán)，此閉環(huán)再與一個(gè)帶轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)臂相串聯(lián)，驅(qū)動(dòng)臂的一端固定在靜平臺(tái)上，在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下作一定角度的擺動(dòng)。這三條運(yùn)動(dòng)鏈決定了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)特性。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)不能繞任何軸線旋轉(zhuǎn)，你可以在直角坐標(biāo)空間沿x，y, z三個(gè)方向平移運(yùn)動(dòng)，即具有三個(gè)自由度。在實(shí)際的應(yīng)用中只有這三個(gè)自由度往往是不夠的，因此人們對(duì)Delta機(jī)器人做了一些改進(jìn)，例如Par4機(jī)器人，它使用4個(gè)對(duì)稱(chēng)傳動(dòng)鏈，驅(qū)動(dòng)擺桿的方式為伺服電動(dòng)機(jī)接行星齒輪減速器，之后連接機(jī)器人的擺動(dòng)臂。由于行星齒輪減速器體積較大，使得本身就不大機(jī)器人更加臃腫。另外行星齒輪減速器還伴隨有齒輪間隙等影響精度的問(wèn)題，為機(jī)器人的精確動(dòng)作帶來(lái)了很多的不確定性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提出一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，具有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔，高效，精度高，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案如下一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括交流伺服電動(dòng)機(jī)1，交流伺服電動(dòng)機(jī)I安裝在電機(jī)安裝架2上，傳動(dòng)套筒5 —端與交流伺服電動(dòng)機(jī)I的電動(dòng)機(jī)軸固定，傳動(dòng)套筒5另一端的插頭12插入連接蓋6的插銷(xiāo)槽11中，連接蓋6連接在諧波減速器3的輸入軸上，諧波減速器3安裝在電機(jī)安裝架2，諧波減速器3的輸出軸連接擺桿支座8，大臂擺桿10連接到擺桿支座8上。所述的諧波減速器3包括固定于安裝架2上的帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪19，剛性齒輪19的內(nèi)部嚙合帶有外齒圈的柔性齒輪20，波發(fā)生器21周?chē)b有滾珠構(gòu)成軸承，與柔性齒輪20的內(nèi)壁相互壓緊，波發(fā)生器21是一個(gè)橢圓部件，諧波減速器3中的剛性齒輪19為固定端，波發(fā)生器21為輸入端,柔性齒輪20為輸出端。所述的插頭12與插銷(xiāo)槽11為過(guò)盈配合。
所述的大臂擺桿10采用碳纖維材質(zhì)。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明中采用諧波減速器3，精度高，壽命長(zhǎng)。2、本發(fā)明中的諧波減速器3輸入端采用插銷(xiāo)方式連接，方便安裝與拆卸。3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，精度高，傳動(dòng)效率高。4、本發(fā)明所使用大臂擺桿10為碳纖維桿，具有重量輕，強(qiáng)度高的特點(diǎn)。



圖I為本發(fā)明的分解圖。圖2為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為傳動(dòng)用插銷(xiāo)連接零件示意圖。圖4為本發(fā)明的諧波減速器3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為使用本發(fā)明的一種并聯(lián)機(jī)器人。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。參照?qǐng)DI和圖2，一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括交流伺服電動(dòng)機(jī)1，交流伺服電動(dòng)機(jī)I使用螺栓組安裝在電機(jī)安裝架2上，傳動(dòng)套筒5 —端使用頂絲與交流伺服電動(dòng)機(jī)I的電動(dòng)機(jī)軸固定，如圖3所不，傳動(dòng)套筒5的另一端有一個(gè)長(zhǎng)方體插頭12,插頭12插入連接蓋6的長(zhǎng)方形插銷(xiāo)槽11中，插頭12與插銷(xiāo)槽11為過(guò)盈配合，這樣使得電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以傳遞到連接蓋6上，并消除連接的間隙，圖I中連接蓋6通過(guò)螺栓7連接到諧波減速器3的輸入軸上，諧波減速器3通過(guò)螺栓組4安裝在電機(jī)安裝架2上，諧波減速器3的輸出軸通過(guò)螺栓組9連接擺桿支座8，擺桿支座8將連接蓋6完全蓋住，使得高速旋轉(zhuǎn)的減速器輸入軸被封閉起來(lái)，使結(jié)構(gòu)更加安全，并聯(lián)機(jī)器人大臂擺桿10采用碳纖維材質(zhì)，可以減輕運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的慣性，同時(shí)也具有很高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，大臂擺桿10的一端通過(guò)膠粘在擺桿支座8上。參照?qǐng)D4，本發(fā)明的諧波減速器3包括帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪19，它相當(dāng)于行星系中的中心輪，剛性齒輪19的內(nèi)部嚙合帶有外齒圈的柔性齒輪20，柔性齒輪20相當(dāng)于行星齒輪，波發(fā)生器21周?chē)b有滾珠構(gòu)成軸承，與柔性齒輪20的內(nèi)壁相互壓緊，波發(fā)生器21相當(dāng)于行星架，波發(fā)生器21是一個(gè)橢圓部件，諧波減速器3中的剛性齒輪19為固定端，波發(fā)生器21為輸入端，柔性齒輪20為輸出端，剛性齒輪19固定于安裝架2上。本發(fā)明的工作原理為交流伺服電機(jī)I的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)套筒5轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩通過(guò)傳動(dòng)套筒5的長(zhǎng)方體插頭12傳遞給連接蓋6，進(jìn)而輸入到諧波減速器3的輸入端，諧波減速器3的輸入端連接波發(fā)生器21，波發(fā)生器21是一個(gè)橢圓形部件，其周?chē)b有滾珠構(gòu)成軸承，與柔性齒輪20的內(nèi)壁相互壓緊，柔性齒輪20為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，當(dāng)波發(fā)生器21裝入柔性齒輪20后，迫使柔性齒輪20的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長(zhǎng)軸兩端附近的齒與剛性齒輪19的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛性齒輪19完全脫開(kāi)，周長(zhǎng)上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過(guò)渡狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生器21沿圖4所示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔性齒輪20的變形不斷改變，使柔性齒輪20與剛性齒輪19的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開(kāi)、再?lài)搿?，周而?fù)始地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔性齒輪20相對(duì)剛性齒輪19沿波發(fā)生器21相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)，剛性齒輪19固定于安裝架2上，柔性齒輪20連接諧波減速器3的輸出軸，之后連接擺桿支座8，這樣交流伺服電機(jī)I的轉(zhuǎn)動(dòng)就可帶動(dòng)大臂擺桿10擺動(dòng)。如圖5所示為本發(fā)明所適用的一種并聯(lián)機(jī)器人，其是一個(gè)4自由度并聯(lián)機(jī)器人。它包含靜平臺(tái)13、工作機(jī)構(gòu)18及4個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈。靜平臺(tái)13上安裝有本發(fā)明14，交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)連接件及減速器帶動(dòng)擺桿擺動(dòng)，擺桿通過(guò)球鉸16連接傳動(dòng)桿17,傳動(dòng)桿17通過(guò)球鉸將運(yùn)動(dòng)傳遞到工作機(jī)構(gòu)18上。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為一平行四邊形機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)自身有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。通過(guò)4個(gè)交流伺服電機(jī)的位置精確控制，4個(gè)擺桿的共同運(yùn)動(dòng)將工作機(jī)構(gòu)18的4個(gè)連接處進(jìn)行牽引，進(jìn)而完成空間3個(gè)平動(dòng)和自身一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。這樣完成對(duì)并聯(lián)機(jī)器 人的驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括交流伺服電動(dòng)機(jī)(I)，其特征在于交流伺服電動(dòng)機(jī)(I)安裝在電機(jī)安裝架(2)上，傳動(dòng)套筒(5) —端與交流伺服電動(dòng)機(jī)(I)的電動(dòng)機(jī)軸固定，傳動(dòng)套筒(5)另一端的插頭(12)插入連接蓋￠)的插銷(xiāo)槽(11)中，連接蓋(6)連接諧波減速器(3)的輸入軸上，諧波減速器(3)安裝在電機(jī)安裝架(2)，諧波減速器(3)的輸出軸連接擺桿支座(8)，大臂擺桿(10)連接到擺桿支座(8)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng) 結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的 諧波減速器⑶包括固定于安裝架⑵上的帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(19)，剛性齒輪(19)的內(nèi)部嚙合帶有外齒圈的柔性齒輪(20)，波發(fā)生器(21)周?chē)b有滾珠構(gòu)成軸承，與柔性齒輪(20)的內(nèi)壁相互壓緊，波發(fā)生器(21)是一個(gè)橢圓部件，諧波減速器(3)中的剛性齒輪(19)為固定端,波發(fā)生器(21)為輸入端,柔性齒輪(20)為輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的插頭(12)與插銷(xiāo)槽(11)為過(guò)盈配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的大臂擺桿(10)采用碳纖維材質(zhì)。
全文摘要
一種適用于并聯(lián)機(jī)器人的擺桿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括交流伺服電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)安裝在電機(jī)安裝架上，傳動(dòng)套筒一端與交流伺服電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸固定，傳動(dòng)套筒另一端的插頭插入連接蓋的插銷(xiāo)槽中，連接蓋連接諧波減速器的輸入軸上，諧波減速器安裝在電機(jī)安裝架，諧波減速器的輸出軸連接擺桿支座，大臂擺桿連接到擺桿支座上，交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩通過(guò)傳動(dòng)套筒的長(zhǎng)方體插頭傳遞給連接蓋，進(jìn)而輸入到諧波減速器的輸入端，通過(guò)諧波減速器的輸出軸傳遞給擺桿支座，進(jìn)而帶動(dòng)大臂擺桿運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明具有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔，高效，精度高，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102632500SQ20121008471
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者劉辰, 張琦, 范淑琴, 趙升噸 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)