專利名稱：三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)器人，特別涉及一種三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
機(jī)器人是生產(chǎn)力高度發(fā)展的產(chǎn)物，是高新技術(shù)的代表。并聯(lián)機(jī)器人是指末端執(zhí)行器通過多條獨(dú)立運(yùn)動(dòng)支鏈連接到基座上，具有閉環(huán)機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)器人。相對(duì)于只含有一條運(yùn)動(dòng)支鏈的串聯(lián)機(jī)器人，并聯(lián)機(jī)器人具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如機(jī)構(gòu)剛度大、精度高、載重性能好、載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊等，在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方面其位置反解也相對(duì)容易。目前，并聯(lián)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包裝、電子、醫(yī)療等場(chǎng)合。在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，一般不需要完整的六個(gè)自由度即可完成的任務(wù)，此時(shí)少自由度并聯(lián)機(jī)器人就脫穎而出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計(jì)一種三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人。使得其在工業(yè)應(yīng)用中更加便捷、有效。一種三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人其特征在于，包括:含有電機(jī)支撐座的靜平臺(tái)、三組完全相同的分支結(jié)構(gòu)、動(dòng)平臺(tái)、多個(gè)關(guān)節(jié)軸承；其中，分支結(jié)構(gòu)具有與電機(jī)相連的減速器、可調(diào)臂長的驅(qū)動(dòng)臂組件、可調(diào)臂長的從動(dòng)臂；減速器，通過電機(jī)支撐座固定在靜平臺(tái)上；驅(qū)動(dòng)臂組件與減速器相連通過關(guān)節(jié)軸承固定在靜平臺(tái)上；從動(dòng)臂一端通過關(guān)節(jié)軸承與驅(qū)動(dòng)臂組件相連，另一端同樣通過關(guān)節(jié)軸承與動(dòng)平臺(tái)相連，從而帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)在三個(gè)方向的平動(dòng)。進(jìn)一步，本發(fā)明的三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人還可以具有這樣的特征:分支結(jié)構(gòu)還設(shè)有過渡軸，減速器還具有輸出軸；輸出軸通過鍵與過渡軸聯(lián)接；驅(qū)動(dòng)臂組件通過過渡軸與減速器相連接；減速器將電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力通過過渡軸傳遞給驅(qū)動(dòng)臂，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步，本發(fā)明的三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人還可以具有這樣的特征:驅(qū)動(dòng)臂組件由驅(qū)動(dòng)臂和驅(qū)動(dòng)臂帽組成，通過改變兩者間的相對(duì)位置，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)臂臂長。進(jìn)一步，本發(fā)明的三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人還可以具有這樣的特征:從動(dòng)臂兩端采用相反方向的螺紋聯(lián)接，通過改變從動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)方向和螺紋聯(lián)接的旋入深度，從而調(diào)節(jié)從動(dòng)臂臂長。發(fā)明作用與效果本發(fā)明的一種三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人，采用靜平臺(tái)一體機(jī)構(gòu)，整體性好，抗振性好，有較好的高速性能；采用過渡軸完成減速器到驅(qū)動(dòng)臂的傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高，保證精度；驅(qū)動(dòng)臂、從動(dòng)臂長度可調(diào)，便于安裝調(diào)試，減少安裝帶來的誤差。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，傳動(dòng)合理，能夠保證較好的剛度和強(qiáng)度，運(yùn)動(dòng)精度高，工作空間廣，靈活性好，便于安裝調(diào)試，適于應(yīng)用推廣。


圖1三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)總成示意圖。圖2電機(jī)和驅(qū)動(dòng)臂連接示意圖。圖3靜平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4驅(qū)動(dòng)臂組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖5從動(dòng)臂組件機(jī)構(gòu)示意圖。圖1中，I為靜平臺(tái)結(jié)構(gòu)，2交流伺服電機(jī)和行星減速器，3為驅(qū)動(dòng)臂，4為驅(qū)動(dòng)臂帽，5為關(guān)節(jié)軸承,6為從動(dòng)桿,7為動(dòng)平臺(tái)。圖2中，I為靜平臺(tái)，12為電機(jī)支撐座,21為交流伺服電機(jī),22為行星減速器,23為內(nèi)六角螺釘，24為內(nèi)六角螺釘，25為深溝球軸承，26為鍵，27為內(nèi)六角螺釘，28為彈簧墊圈，29為六角薄螺母，3為驅(qū)動(dòng)臂，31為過渡軸。圖3中，I為靜平臺(tái)。圖4中，3為驅(qū)動(dòng)臂，4為驅(qū)動(dòng)臂帽，41為螺母，42為內(nèi)六角螺釘。圖5中，511、512為關(guān)節(jié)軸承，52左旋螺柱，53為左旋薄螺母，54為右旋螺柱，55為右旋薄螺母，6為從動(dòng)桿。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，但本實(shí)施例并不限定本發(fā)明的范圍?！N三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人，結(jié)構(gòu)如圖1所示。機(jī)器人由靜平臺(tái)1、動(dòng)平臺(tái)
7、三組相同的分支結(jié)構(gòu)組成。分支結(jié)構(gòu)包括與交流伺服電機(jī)相連的行星減速器2、驅(qū)動(dòng)臂
3、平行四邊形從動(dòng)桿6。行星減速器與伺服電機(jī)，通過電機(jī)支撐座固定在靜平臺(tái)I上；驅(qū)動(dòng)臂與減速器相連，通過關(guān)節(jié)軸承固定在靜平臺(tái)上；從動(dòng)桿6 —端通過關(guān)節(jié)軸承5與驅(qū)動(dòng)臂相連，另一端同樣通過關(guān)節(jié)軸承與動(dòng)平臺(tái)7相連。三個(gè)相同的平行四邊形從動(dòng)桿保證了動(dòng)平臺(tái)只能有三個(gè)方向的平動(dòng)自由度。電機(jī)通過減速器帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)臂通過關(guān)節(jié)軸承5帶動(dòng)從動(dòng)桿，從動(dòng)桿再通過關(guān)節(jié)軸承帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，電機(jī)支撐座12通過內(nèi)六角螺釘24固定在靜平臺(tái)I上，電機(jī)21和減速器22通過內(nèi)六角螺釘23固定在電機(jī)支撐座上，減速器輸出軸通過鍵26與過渡軸31相連，深溝球軸承25內(nèi)圈套在過渡軸上，外圈套在電機(jī)支撐座內(nèi)孔里，并對(duì)軸承通過過渡軸的軸肩和電機(jī)支撐架的內(nèi)部階梯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軸向定位。驅(qū)動(dòng)臂3套在過渡軸31上面，由于過渡軸的一端軸有螺紋，通過六角薄螺母29和彈簧墊圈28將其與驅(qū)動(dòng)臂固定。內(nèi)六角螺釘27通過過渡軸的中心孔與行星減速器軸的螺紋孔相連接，防止軸向的串動(dòng)。靜平臺(tái)采用圖3的結(jié)構(gòu)，整體切割而成，靜平臺(tái)I通過螺栓固定在支架12上，機(jī)器人三條運(yùn)動(dòng)支鏈都安裝在靜平臺(tái)上，靜平臺(tái)有較好的剛度與強(qiáng)度、不易變形、連接可靠，這樣減少了機(jī)器人因高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。如圖4所示，為便于三條運(yùn)動(dòng)鏈安裝，驅(qū)動(dòng)臂長度可以做±2mm的調(diào)整。驅(qū)動(dòng)臂3一端通過過渡軸與減速器相連，另外一端與驅(qū)動(dòng)臂帽4連接，驅(qū)動(dòng)臂帽再向下連接關(guān)節(jié)軸承。如圖4，驅(qū)動(dòng)臂3與驅(qū)動(dòng)臂帽4通過四個(gè)安裝方向相反的螺釘41、螺母42聯(lián)接固定，保證了連接的對(duì)稱性和平衡；螺釘在驅(qū)動(dòng)臂上4mm的導(dǎo)向槽中移動(dòng)，從而改變驅(qū)動(dòng)臂與驅(qū)動(dòng)臂帽的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)長度的調(diào)節(jié)。如圖5所示，從動(dòng)桿6兩端分別澆注旋向相反的螺柱52和54，然后分別與螺紋旋向相反的關(guān)節(jié)軸承511、512相連，并通過薄螺母53和56緊固防松動(dòng)。從動(dòng)臂可調(diào)長度為±3mm。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)桿，兩端的螺柱同時(shí)旋入關(guān)節(jié)軸承511、512中，從動(dòng)臂的長度減少；逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)臂的長度增加。實(shí)施例作用與效果綜上所述，本實(shí)施例中的一種三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人整體性、抗振性好，有較好的高速性能；驅(qū)動(dòng)臂、從動(dòng)臂長度可調(diào)，便于安裝調(diào)試，減少安裝帶來的誤差。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，傳動(dòng)合理，能夠保證較好的剛度和強(qiáng)度，運(yùn)動(dòng)精度高，工作空間廣，靈活性好，適于應(yīng)用推廣。
權(quán)利要求
1.一種三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于，包括:支架與外框一體的靜平臺(tái)、三組完全相同的分支結(jié)構(gòu)、動(dòng)平臺(tái)、多個(gè)多個(gè)關(guān)節(jié)軸承；其中， 所述分支結(jié)構(gòu)具有與電機(jī)相連的減速器、可調(diào)臂長的驅(qū)動(dòng)臂組件、可調(diào)臂長的從動(dòng)臂； 所述減速器，通過所述支架固定在所述靜平臺(tái)上； 所述驅(qū)動(dòng)臂組件，與所述減速器相連，通過所述關(guān)節(jié)軸承固定在所述靜平臺(tái)上； 所述從動(dòng)臂，一端通過所述關(guān)節(jié)軸承與所述驅(qū)動(dòng)臂組件相連，另一端同樣通過所述關(guān)節(jié)軸承與所述動(dòng)平臺(tái)相連，從而帶動(dòng)所述動(dòng)平臺(tái)在三個(gè)方向的平動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人，其特征還在于:其中， 所述分支結(jié)構(gòu)還設(shè)有過渡軸，所述減速器還具有輸出軸； 所述輸出軸通過鍵與所述過渡軸聯(lián)接，所述驅(qū)動(dòng)臂組件通過所述過渡軸與所述減速器相連接； 所述減速器將所述電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力通過所述過渡軸傳遞給所述過渡軸，帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)臂組件運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人，其特征還在于:其中， 所述驅(qū)動(dòng)臂組件由驅(qū)動(dòng)臂和驅(qū)動(dòng)臂帽組成，通過改變兩者間的相對(duì)位置從而調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)臂臂長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人，其特征還在于:其中， 所述從動(dòng)臂兩端采用相反方向的螺紋聯(lián)接，通過改變所述從動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)方向和旋入所述螺紋聯(lián)接的深度，從而調(diào)節(jié)所述從動(dòng)臂臂長。
全文摘要
本發(fā)明的一種三自由度可調(diào)臂長并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于包括含有電機(jī)支撐座的靜平臺(tái)、三組完全相同的分支結(jié)構(gòu)、動(dòng)平臺(tái)、多個(gè)關(guān)節(jié)軸承。其中，分支結(jié)構(gòu)具有與電機(jī)相連的減速器、可調(diào)臂長的驅(qū)動(dòng)臂組件、可調(diào)臂長的從動(dòng)臂；減速器，通過電機(jī)支撐座固定在靜平臺(tái)上；驅(qū)動(dòng)臂組件與減速器相連通過關(guān)節(jié)軸承固定在靜平臺(tái)上；從動(dòng)臂一端通過關(guān)節(jié)軸承與驅(qū)動(dòng)臂組件相連，另一端同樣通過關(guān)節(jié)軸承與動(dòng)平臺(tái)相連，從而帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)在三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，傳動(dòng)合理，能夠保證較好的剛度和強(qiáng)度，運(yùn)動(dòng)精度高，工作空間廣，靈活性好，便于安裝調(diào)試，適于應(yīng)用推廣。
文檔編號(hào)B25J18/02GK103101048SQ20121044516
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者宮赤坤, 黃成林, 高麗麗, 溫新, 藍(lán)黎恩, 熊吉光 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)