專利名稱：過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人。特別是涉及一種過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有專利GB2173472 (或 EP0200369、US4790718)、SE8502327 (或 US4732525)、EP0674969 (或US6336375)、CN1524662 (或W02005025816)所公開的帶定位頭的多坐標(biāo)混
聯(lián)機器人，包括至少三個可沿縱向伸長或縮短的長度調(diào)節(jié)裝置。其中一個從動或主動的調(diào)節(jié)裝置的一端與一可動定位頭固接并通過鉸鏈與固定架連接，以限制定位頭的某幾個自由度。而其他各調(diào)節(jié)裝置則是一端通過鉸鏈緊固與固定架上，以使其能相對于固定架繞各個方向的轉(zhuǎn)動，另一端通過鉸鏈與所述的從動或主動調(diào)節(jié)裝置的另一端連接。此類機器人，由于與固接定位頭的從動或主動長度調(diào)節(jié)裝置連接的鉸鏈為三自由度鉸鏈，其不足是機構(gòu)的整體剛度低，負載能力差，因而不適于高速重載的加工應(yīng)用場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有良好的制造和裝配工藝性的過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，包括固定架、動平臺、連接在所述動平臺末端的兩自由度的定位頭、設(shè)置在固定架與動平臺之間第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；所述的第一支鏈貫穿的設(shè)置在固定架的中心位置，第二支鏈和第三支鏈分別設(shè)置在第一支鏈的左右兩側(cè)，且所述第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈的運動平面為同一平面，所述第四支鏈設(shè)置在第一支鏈的下方；所述的第一支鏈包括由外圈和內(nèi)圈構(gòu)成的具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈、固定在所述內(nèi)圈內(nèi)周面上的滑塊、伸縮桿以及固定在所述伸縮桿上的導(dǎo)軌，所述的外圈通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架的中心位置，所述內(nèi)圈通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與外圈相連，連接所述外圈和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈和外圈的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，固定在所述伸縮桿上的導(dǎo)軌與固定在所述內(nèi)圈內(nèi)周面上的滑塊滑移的連接，使所述伸縮桿與所述內(nèi)圈構(gòu)成移動副，所述伸縮桿的末端與動平臺固接；所述的第二支鏈和第三支鏈結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置、固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置一端的驅(qū)動裝置以及固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置另一端的T形鉸，所述T形鉸通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述動平臺相連，所述的轉(zhuǎn)動叉通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架相連，連接所述轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述長度調(diào)節(jié)裝置與轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交； 所述的第四支鏈包括有第四轉(zhuǎn)動叉、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在第四轉(zhuǎn)動叉的凹槽內(nèi)的第四長度調(diào)節(jié)裝置、固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置一端的第四驅(qū)動裝置以及固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置另一端的第四球鉸，所述第四球鉸為具有三個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈，且三個轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置通過第四球鉸與動平臺相連，所述的第四轉(zhuǎn)動叉通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架相連，連接所述第四轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第四長度調(diào)節(jié)裝置與第四轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。連接所述外圈和固定架的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈中的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈中的轉(zhuǎn)動叉22和固定架的轉(zhuǎn)動軸線三條軸線共線；連接內(nèi)圈和外圈的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈中的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈中的T形鉸和動平臺的轉(zhuǎn)動軸線、連接第三支鏈中的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈中的T形鉸和動平臺的轉(zhuǎn)動軸線共五條軸線相互平行。一種過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，包括固定架、動平臺、兩自由度的定位頭、以及設(shè)置在固定架與動平臺之間第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；所述的第一支鏈貫穿的設(shè)置在固定架的中心位置，第二支鏈和第三支鏈分別設(shè)置 在第一支鏈的左右兩側(cè)，且所述第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈的運動平面為同一平面，所述第四支鏈設(shè)置在第一支鏈的下方；所述的第一支鏈包括由外圈和內(nèi)圈構(gòu)成的具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈、固定在所述內(nèi)圈內(nèi)周面上的滑塊、第一伸縮桿、第二伸縮桿以及固定在所述第一伸縮桿上的導(dǎo)軌，所述的外圈通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架的中心位置，所述內(nèi)圈通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與外圈相連，連接所述外圈和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈和外圈的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，所述固定在所述第一伸縮桿上的導(dǎo)軌與固定在所述內(nèi)圈內(nèi)周面上的滑塊滑移的連接，使所述第一伸縮桿和所述內(nèi)圈構(gòu)成移動副，所述第一伸縮桿的末端與動平臺固接，所述第一伸縮桿的內(nèi)部套有第二伸縮桿，所述第二伸縮桿貫穿所述動平臺，所述動平臺上固定設(shè)置有導(dǎo)向鍵，所述第二伸縮桿上與所述的導(dǎo)向鍵相對應(yīng)的開有導(dǎo)向槽，所述導(dǎo)向鍵與所述導(dǎo)向槽滑移的連接，所述的第二伸縮桿的頂端固定設(shè)置有絲桿螺母，所述第一伸縮桿的頂端固定設(shè)置有驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置中的輸出軸上連接有絲桿，所述絲桿與所述絲桿螺母構(gòu)成絲桿螺旋副，所述第二伸縮桿的末端與定位頭固接。所述的第二支鏈和第三支鏈結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置、固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置一端的驅(qū)動裝置，以及固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置另一端的T形鉸，所述T形鉸通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述動平臺相連，所述的轉(zhuǎn)動叉通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架相連，連接所述轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述長度調(diào)節(jié)裝置與轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；所述的第四支鏈包括有第四轉(zhuǎn)動叉、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在第四轉(zhuǎn)動叉的凹槽內(nèi)的第四長度調(diào)節(jié)裝置、固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置一端的第四驅(qū)動裝置以及固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置另一端的第四球鉸，所述第四球鉸為具有三個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈，且三個轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置通過第四球鉸與動平臺相連，所述的第四轉(zhuǎn)動叉通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架相連，連接所述第四轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第四長度調(diào)節(jié)裝置與第四轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。
連接所述外圈和固定架的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈中的轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈中的轉(zhuǎn)動叉22和固定架的轉(zhuǎn)動軸線三條軸線共線；連接內(nèi)圈和外圈的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈中的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈中的T形鉸和動平臺的轉(zhuǎn)動軸線、連接第三支鏈中的長度調(diào)節(jié)裝置和轉(zhuǎn)動叉的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈中的T形鉸和動平臺的轉(zhuǎn)動軸線共五條軸線相互平行。本發(fā)明的過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，具有的優(yōu)點和積極效果是該機構(gòu)為面對稱機構(gòu)，固定架的加工及安裝表面均在水平或豎直方向，因而具有良好的制造和裝配工藝性，并且第二支鏈和第三支鏈可采用僅具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與動平臺相連，與現(xiàn)有技術(shù)相比減少了 4個轉(zhuǎn)動鉸鏈，因而有利于降低制造成本。


圖I是本發(fā)明實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
圖2是本發(fā)明實施例I中的T形鉸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例I中第一支鏈及其末端動平臺和定位頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖5是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實施例2中第一支鏈及其末端動平臺和定位頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人做出詳細說明。如圖I、圖4所示，過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，包括固定架5、動平臺6、連接在所述動平臺6末端的兩自由度的定位頭7、設(shè)置在固定架5與動平臺6之間第一支鏈
I、第二支鏈2、第三支鏈3和第四支鏈4 ；所述的第一支鏈I貫穿的設(shè)置在固定架5的中心位置，第二支鏈2和第三支鏈3 分別設(shè)置在第一支鏈I的左右兩側(cè)，且所述第一支鏈I、第二支鏈2和第三支鏈3的運動平面為同一平面，所述第四支鏈4設(shè)置在第一支鏈I的下方；如圖3所示所述的第一支鏈I包括由外圈11和內(nèi)圈12構(gòu)成的具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈、固定在所述內(nèi)圈12內(nèi)周面上的滑塊13、伸縮桿15以及固定在所述伸縮桿15上的導(dǎo)軌14，所述的外圈11通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架5的中心位置，所述內(nèi)圈12通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與外圈11相連，連接所述外圈11和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈12和外圈11的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，固定在所述伸縮桿15上的導(dǎo)軌14與固定在所述內(nèi)圈12內(nèi)周面上的滑塊12滑移的連接，使所述伸縮桿15與所述內(nèi)圈12構(gòu)成移動副，所述伸縮桿15的末端與動平臺6固接；如圖I、圖4所示，所述的第二支鏈2和第三支鏈3結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉22、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉22的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置23、固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置23 —端的驅(qū)動裝置21以及固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置23另一端的T形鉸24，所述驅(qū)動裝置21使所述長度調(diào)節(jié)裝置23成為主動移動副，所述T形鉸24通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述動平臺6相連，所述的轉(zhuǎn)動叉22通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架5相連，連接所述轉(zhuǎn)動叉22和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述長度調(diào)節(jié)裝置23與轉(zhuǎn)動叉22的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；如圖2所示,所述T形鉸24包括有主體241,所述主體241的一側(cè)與長度調(diào)節(jié)裝置23固定連接，所述主體241遠離長度調(diào)節(jié)裝置23的那一側(cè)的兩端分別延長的形成有用于與動平臺6連接的縱鉸軸242。所述的第四支鏈4包括有第四轉(zhuǎn)動叉42、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在第四轉(zhuǎn)動叉42的凹槽內(nèi)的第四長度調(diào)節(jié)裝置43、固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置43 —端的第四驅(qū)動裝置41以及固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置43另一端的第四球鉸44，所述驅(qū)動裝置41使所述長度調(diào)節(jié)裝置23成為主動移動副，所述第四球鉸44為具有三個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈，且三個轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置43通過第四球鉸44與動平臺6相連，所述的第四轉(zhuǎn)動叉42通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架5相連，連接所述第四轉(zhuǎn)動叉42和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第四長度調(diào)節(jié)裝置43與第四轉(zhuǎn)動叉42的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。
連接所述外圈11和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2中的轉(zhuǎn)動叉22和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈3中的轉(zhuǎn)動叉22和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線三條軸線共線；連接內(nèi)圈12和外圈11的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2中的長度調(diào)節(jié)裝置23和轉(zhuǎn)動叉22的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2中的T形鉸24和動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線、連接第三支鏈3中的長度調(diào)節(jié)裝置23和轉(zhuǎn)動叉22的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈3中的T形鉸24和動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線共五條軸線相互平行。如圖5所示，本發(fā)明的過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，還可以是包括固定架5、動平臺6、兩自由度的定位頭7、以及設(shè)置在固定架5與動平臺6之間第一支鏈I、第二支鏈
2、第三支鏈3和第四支鏈4;所述的第一支鏈I貫穿的設(shè)置在固定架5的中心位置，第二支鏈2和第三支鏈3分別設(shè)置在第一支鏈I的左右兩側(cè)，且所述第一支鏈I、第二支鏈2和第三支鏈3的運動平面為同一平面，所述第四支鏈4設(shè)置在第一支鏈I的下方；如圖6所示，所述的第一支鏈I包括由外圈11和內(nèi)圈12構(gòu)成的具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈、固定在所述內(nèi)圈12內(nèi)周面上的滑塊13、第一伸縮桿20、第二伸縮桿19以及固定在所述第一伸縮桿20上的導(dǎo)軌14，所述的外圈11通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架5的中心位置，所述內(nèi)圈12通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與外圈11相連，連接所述外圈11和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈12和外圈11的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，所述第一伸縮桿20上的導(dǎo)軌14與固定在所述內(nèi)圈12內(nèi)周面上的滑塊12滑移的連接，使所述第一伸縮桿和所述內(nèi)圈構(gòu)成移動副，所述第一伸縮桿20的末端與動平臺6固接，所述第一伸縮桿20的內(nèi)部套有第二伸縮桿19，所述第二伸縮桿19貫穿所述動平臺6，所述動平臺6上固定設(shè)置有導(dǎo)向鍵61，所述第二伸縮桿19上與所述的導(dǎo)向鍵61相對應(yīng)的開有導(dǎo)向槽191，所述導(dǎo)向鍵61與所述導(dǎo)向槽191滑移的連接，使所述第二伸縮桿與所述的第一伸縮桿及動平臺構(gòu)成移動副，所述的第二伸縮桿19的頂端固定設(shè)置有絲桿螺母18，所述第一伸縮桿20的頂端固定設(shè)置有驅(qū)動裝置16，所述驅(qū)動裝置中的輸出軸上連接有絲桿17，所述絲桿17與所述絲桿螺母18構(gòu)成絲桿螺旋副，所述第二伸縮桿的末端19與定位頭7固接。如圖5所示，所述的第二支鏈2和第三支鏈3結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉22、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉22的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置23、固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置23 —端的驅(qū)動裝置21，以及固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置23另一端的T形鉸24，所述驅(qū)動裝置21使所述長度調(diào)節(jié)裝置23成為主動移動副，所述T形鉸24通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述動平臺6相連，所述的轉(zhuǎn)動叉22通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架5相連，連接所述轉(zhuǎn)動叉22和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述長度調(diào)節(jié)裝置23與轉(zhuǎn)動叉22的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；所述的第四支鏈4包括有第四轉(zhuǎn)動叉42、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在第四轉(zhuǎn)動叉42的凹槽內(nèi)的第四長度調(diào)節(jié)裝置43、固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置43 —端的第四驅(qū)動裝置41以及固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置43另一端的第四球鉸44，所述驅(qū)動裝置41使所述長度調(diào)節(jié)裝置23成為主動移動副，所述第四球鉸44為具有三個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈，且三個轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置43通過第四球鉸44與動平臺6相連，所述的第四轉(zhuǎn)動叉42通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架5相連，連 接所述第四轉(zhuǎn)動叉42和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第四長度調(diào)節(jié)裝置43與第四轉(zhuǎn)動叉42的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。連接所述外圈11和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2中的轉(zhuǎn)動叉22和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈3中的轉(zhuǎn)動叉22和固定架5的轉(zhuǎn)動軸線三條軸線共線；連接內(nèi)圈12和外圈11的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2中的長度調(diào)節(jié)裝置23和轉(zhuǎn)動叉22的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈2中的T形鉸24和動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線、連接第三支鏈3中的長度調(diào)節(jié)裝置23和轉(zhuǎn)動叉22的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈3中的T形鉸24和動平臺6的轉(zhuǎn)動軸線共五條軸線相互平行。第一實施例與第二實施例相比，通過第二伸縮桿19與第一伸縮桿20及動平臺6構(gòu)成的移動副，為機器人末端定位頭提供了一個冗余自由度，對機器人的運動空間具有放大的作用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點在于(I)具有可重構(gòu)布局形式，便于不同工況的選擇。(2)該機構(gòu)為面對稱機構(gòu)，固定架的加工及安裝表面均在水平或豎直方向，因而具有良好的制造和裝配工藝性，并且第二支鏈和第三支鏈可采用僅具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與動平臺相連，與現(xiàn)有技術(shù)相比減少了 4個轉(zhuǎn)動鉸鏈，因而有利于降低制造成本。本發(fā)明的多自由度混聯(lián)機器人可視為一個模塊，該模塊可通過固定架上的機械接口連接于長行程導(dǎo)軌、大角度回轉(zhuǎn)機構(gòu)等，以便大幅度提高其工作范圍，也可將本發(fā)明的多自由度度機器人安裝在同一機械結(jié)構(gòu)上進行大規(guī)模或較大規(guī)模的流水作業(yè)。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
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)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，包括固定架(5)、動平臺(6)、連接在所述動平臺(6)末端的兩自由度的定位頭(7)、設(shè)置在固定架(5)與動平臺(6)之間第一支鏈(I)、第二支鏈(2)、第三支鏈(3)和第四支鏈(4);其特征在于 所述的第一支鏈(I)貫穿的設(shè)置在固定架(5)的中心位置，第二支鏈(2)和第三支鏈(3)分別設(shè)置在第一支鏈(I)的左右兩側(cè)，且所述第一支鏈(I)、第二支鏈(2)和第三支鏈(3)的運動平面為同一平面，所述第四支鏈(4)設(shè)置在第一支鏈(I)的下方； 所述的第一支鏈(I)包括由外圈(11)和內(nèi)圈(12)構(gòu)成的具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈、固定在所述內(nèi)圈(12)內(nèi)周面上的滑塊(13)、伸縮桿(15)以及固定在所述伸縮桿(15)上的導(dǎo)軌(14)，所述的外圈(11)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架(5)的中心位置，所述內(nèi)圈(12 )通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與外圈(11)相連，連接所述外圈(11)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈(12)和外圈(11)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，固定在所述伸縮桿(15)上的導(dǎo)軌(14)與固定在所述內(nèi)圈(12)內(nèi)周面上的滑塊(12)滑移的連接，使所述伸縮桿(15)與所述內(nèi)圈(12)構(gòu)成移動副，所述伸縮桿(15)的末端與動平臺(6)固接； 所述的第二支鏈(2 )和第三支鏈(3 )結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉(22 )、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉(22)的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置(23)、固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置(23) —端的驅(qū)動裝置(21)以及固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置(23)另一端的T形鉸(24)，所述T形鉸(24)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述動平臺(6)相連，所述的轉(zhuǎn)動叉(22 )通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架(5 )相連，連接所述轉(zhuǎn)動叉(22 )和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述長度調(diào)節(jié)裝置(23)與轉(zhuǎn)動叉(22)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交； 所述的第四支鏈(4)包括有第四轉(zhuǎn)動叉(42)、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在第四轉(zhuǎn)動叉(42)的凹槽內(nèi)的第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)、固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)一端的第四驅(qū)動裝置(41)以及固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)另一端的第四球鉸(44)，所述第四球鉸(44)為具有三個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈，且三個轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)通過第四球鉸(44)與動平臺(6)相連，所述的第四轉(zhuǎn)動叉(42)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架(5)相連，連接所述第四轉(zhuǎn)動叉(42)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)與第四轉(zhuǎn)動叉(42)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，其特征在于，連接所述外圈(11)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2)中的轉(zhuǎn)動叉(22)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈(3)中的轉(zhuǎn)動叉22和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線三條軸線共線；連接內(nèi)圈(12 )和外圈(11)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2 )中的長度調(diào)節(jié)裝置(23 )和轉(zhuǎn)動叉(22 )的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2)中的T形鉸(24)和動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第三支鏈(3)中的長度調(diào)節(jié)裝置(23)和轉(zhuǎn)動叉(22)的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈(3)中的T形鉸(24)和動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線共五條軸線相互平行。
3.—種過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，包括固定架(5)、動平臺(6)、兩自由度的定位頭(7)、以及設(shè)置在固定架(5)與動平臺(6)之間第一支鏈(I)、第二支鏈(2)、第三支鏈(3)和第四支鏈(4);其特征在于 所述的第一支鏈(I)貫穿的設(shè)置在固定架(5 )的中心位置，第二支鏈(2 )和第三支鏈(3)分別設(shè)置在第一支鏈(I)的左右兩側(cè)，且所述第一支鏈(I)、第二支鏈(2)和第三支鏈(3)的運動平面為同一平面，所述第四支鏈(4)設(shè)置在第一支鏈(I)的下方； 所述的第一支鏈(I)包括由外圈(11)和內(nèi)圈(12)構(gòu)成的具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈、固定在所述內(nèi)圈(12)內(nèi)周面上的滑塊(13)、第一伸縮桿(20)、第二伸縮桿(19)以及固定在所述第一伸縮桿(20)上的導(dǎo)軌(14)，所述的外圈(11)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在固定架(5)的中心位置，所述內(nèi)圈(12)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與外圈(11)相連，連接所述外圈(11)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述內(nèi)圈(12)和外圈(11)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交，所述固定在所述第一伸縮桿(20)上的導(dǎo)軌(14)與固定在所述內(nèi)圈(12)內(nèi)周面上的滑塊(12)滑移的連接，使所述第一伸縮桿和所述內(nèi)圈構(gòu)成移動副，所述第一伸縮桿(20)的末端與動平臺(6)固接，所述第一伸縮桿(20)的內(nèi)部套有第二伸縮桿(19)，所述第二伸縮桿(19)貫穿所述動平臺(6)，所述動平臺(6)上固定設(shè)置有導(dǎo)向鍵(61)，所述第二伸縮桿(19)上與所述的導(dǎo)向鍵(61)相對應(yīng)的開有導(dǎo)向槽(191)，所述導(dǎo)向 鍵(61)與所述導(dǎo)向槽(191)滑移的連接，所述的第二伸縮桿(19)的頂端固定設(shè)置有絲桿螺母(18)，所述第一伸縮桿(20)的頂端固定設(shè)置有驅(qū)動裝置(16)，所述驅(qū)動裝置中的輸出軸上連接有絲桿(17)，所述絲桿(17)與所述絲桿螺母(18)構(gòu)成絲桿螺旋副，所述第二伸縮桿的末端(19)與定位頭(7)固接。
所述的第二支鏈(2 )和第三支鏈(3 )結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有轉(zhuǎn)動叉(22 )、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在轉(zhuǎn)動叉(22)的凹槽內(nèi)的長度調(diào)節(jié)裝置(23)、固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置(23) —端的驅(qū)動裝置(21)，以及固定連接在長度調(diào)節(jié)裝置(23)另一端的T形鉸(24)，所述T形鉸(24)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與所述動平臺(6)相連，所述的轉(zhuǎn)動叉(22 )通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架(5 )相連，連接所述轉(zhuǎn)動叉(22 )和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述長度調(diào)節(jié)裝置(23)與轉(zhuǎn)動叉(22)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交； 所述的第四支鏈(4)包括有第四轉(zhuǎn)動叉(42)、通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在第四轉(zhuǎn)動叉(42)的凹槽內(nèi)的第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)、固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)一端的第四驅(qū)動裝置(41)以及固定連接在第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)另一端的第四球鉸(44)，所述第四球鉸(44)為具有三個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈，且三個轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)通過第四球鉸(44)與動平臺(6)相連，所述的第四轉(zhuǎn)動叉(42)通過具有一個轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈與固定架(5)相連，連接所述第四轉(zhuǎn)動叉(42)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第四長度調(diào)節(jié)裝置(43)與第四轉(zhuǎn)動叉(42)的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，其特征在于，連接所述外圈(11)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2)中的轉(zhuǎn)動叉(22)和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈(3)中的轉(zhuǎn)動叉22和固定架(5)的轉(zhuǎn)動軸線三條軸線共線；連接內(nèi)圈(12 )和外圈(11)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2 )中的長度調(diào)節(jié)裝置(23 )和轉(zhuǎn)動叉(22 )的轉(zhuǎn)動軸線、連接第二支鏈(2)中的T形鉸(24)和動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線、連接第三支鏈(3)中的長度調(diào)節(jié)裝置(23)和轉(zhuǎn)動叉(22)的轉(zhuǎn)動軸線以及連接第三支鏈(3)中的T形鉸(24)和動平臺(6)的轉(zhuǎn)動軸線共五條軸線相互平行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機器人，包括固定架、動平臺、連接在所述動平臺末端的兩自由度的定位頭、設(shè)置在固定架與動平臺之間第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈。第一支鏈包括第一鉸鏈和第一伸縮桿；所述第一鉸鏈設(shè)置在固定架中間部位，所述第一伸縮桿通過第一鉸鏈并與其構(gòu)成移動副設(shè)置在固定架上，其末端與動平臺固接，所述第二、第三和第四支鏈空間面對稱布置在固定架周圍，所述第一、第二、第三支鏈運動平面為同一平面，且第二、第三支鏈可通過僅具有一個自由度的轉(zhuǎn)動副與動平臺連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計巧妙，為過約束機構(gòu)，整機剛度好、精度高，運動學(xué)求解簡單，便于控制，具有大的工作空間機架體積比。
文檔編號B25J9/00GK102699899SQ20121018526
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者孫濤, 宋軼民, 梅江平, 汪滿新, 王攀峰, 黃田 申請人:天津大學(xué)