本發(fā)明涉及一種機器人機構，特別是一種四自由度高速并聯(lián)機器人機構。

背景技術：

三維平動一維轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構因可滿足空間物體的搬運等操作，已被廣泛應用于食品醫(yī)藥、現(xiàn)代物流、電子信息等領域自動化生產(chǎn)線高速輕載搬運作業(yè)。

專利號為US20090019960A1的美國專利公開了一種帶四個自由度的高速并聯(lián)機器人，專利號為EP1084802B1歐洲專利公開了一種四自由度并聯(lián)機器人，通過對這兩件專利分析可知，現(xiàn)有的可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構，包括四個主動支鏈和一個動平臺，每條支鏈包括近架桿和遠架桿兩部分。其中近架桿一端相對于固定機架僅具有一個移動或轉(zhuǎn)動自由度，另一端通過僅具有兩個回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與遠架桿的一端連接；遠架桿另一端通過僅具有兩個回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與動平臺連接，從而保證機構的平動；動平臺由四個部件組成，其中兩個部件需相互平行，另外兩個部件與前述兩個相互平行的部件通過轉(zhuǎn)動鉸鏈連接，通過部件之間的相互轉(zhuǎn)動可實現(xiàn)繞垂直于動平臺的軸線的轉(zhuǎn)動自由度，同時配以相應的放大機構可擴大轉(zhuǎn)角范圍。但是上述機構的局限性在于：遠架桿之間沒有支撐連接件，容易產(chǎn)生振動，不利于提高機構的動態(tài)響應特性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種遠架桿具有支撐桿的可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)機構。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案是：一種四自由度高速并聯(lián)機器人機構，包括固定架、動平臺以及布置在固定架與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈，其中，

所述第一支鏈和第二支鏈結構完全相同，第三支鏈和第四支鏈結構完全相同；

所述第一支鏈包括第一轉(zhuǎn)動叉、第一驅(qū)動裝置、第一近架桿、第一上連接軸、兩個平行且等長的第一遠架桿、第一支撐桿、第一下連接軸以及第一旋轉(zhuǎn)軸；第一轉(zhuǎn)動叉與固定架轉(zhuǎn)動連接，第一驅(qū)動裝置與第一轉(zhuǎn)動叉固接，第一近架桿的一端與第一轉(zhuǎn)動叉轉(zhuǎn)動連接，且與第一驅(qū)動裝置的驅(qū)動端固接，第一近架桿的另一端與第一上連接軸固接；第一遠架桿一端與第一上連接軸球鉸接，另一端與固接在第一旋轉(zhuǎn)軸上的第一下連接軸球鉸接；兩個平行且等長的第一遠架桿之間固接有第一支撐桿；第一旋轉(zhuǎn)軸與動平臺轉(zhuǎn)動連接。

所述第二支鏈包括第二轉(zhuǎn)動叉、第二驅(qū)動裝置、第二近架桿、第二上連接軸、兩個平行且等長的第二遠架桿、第二支撐桿、第二下連接軸以及第二旋轉(zhuǎn)軸；第二轉(zhuǎn)動叉與固定架轉(zhuǎn)動連接，第二驅(qū)動裝置與第二轉(zhuǎn)動叉固接，第二近架桿的一端與第二轉(zhuǎn)動叉轉(zhuǎn)動連接，且與第二驅(qū)動裝置的驅(qū)動端固接，第二近架桿的另一端與第二上連接軸固接；第二遠架桿一端與第二上連接軸球鉸接，另一端與固接在第二旋轉(zhuǎn)軸上的第二下連接軸球鉸接；兩個平行且等長的第二遠架桿之間固接有第二支撐桿；第二旋轉(zhuǎn)軸與動平臺轉(zhuǎn)動連接。

連接第一轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線與連接第二轉(zhuǎn)動叉和固定架的轉(zhuǎn)動軸線相互垂直；連接第一旋轉(zhuǎn)軸和動平臺的轉(zhuǎn)動軸線與連接第二旋轉(zhuǎn)軸和動平臺的轉(zhuǎn)動軸線相互垂直。

所述第三支鏈包括第三驅(qū)動裝置、第三近架桿、第三上連接軸、兩個平行且等長的第三遠架桿和第三下連接軸；第三驅(qū)動裝置與固定架固接，第三近架桿的一端與固定架轉(zhuǎn)動連接，且與第三驅(qū)動裝置的驅(qū)動端固接，第三近架桿的另一端與第三上連接軸固接；第三遠架桿一端與第三上連接軸球鉸接，另一端與固接在動平臺上的第三下連接軸球鉸接；

所述第四支鏈包括第四驅(qū)動裝置、第四近架桿、第四上連接軸、兩個平行且等長的第四遠架桿和第四下連接軸；第四驅(qū)動裝置與固定架固接，第四近架桿的一端與固定架轉(zhuǎn)動連接，且與第四驅(qū)動裝置的驅(qū)動端固接，第四近架桿的另一端與第四上連接軸固接；第四遠架桿一端與第四上連接軸球鉸接，另一端與固接在動平臺上的第四下連接軸球鉸接；

所述動平臺包括主平臺和副平臺，第一支鏈和第二支鏈均與主平臺連接，第三支鏈和第四支鏈均與副平臺連接；主平臺和副平臺通過單自由度運動副連接；

所述主平臺和副平臺通過三個平行且等長的連桿連接，且任意每兩個平行連桿與主平臺和副平臺均構成平行四邊形，主平臺上固接有齒扇，三個平行且等長的三個連桿中的一個連桿上轉(zhuǎn)動連接有小齒輪，齒扇和小齒輪嚙合，小齒輪下端固接有末端執(zhí)行器。

或者，所述主平臺與副平臺通過導軌滑塊連接，主平臺上固接有滑塊，副平臺上固接有導軌，導軌和滑塊構成導軌滑塊副；主平臺上轉(zhuǎn)動連接有小齒輪，副平臺上固接有齒條，小齒輪和齒條嚙合；小齒輪下端固接有末端執(zhí)行器。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為：本發(fā)明的三平一轉(zhuǎn)四自由度并聯(lián)機構結構簡單緊湊，運動方式明確；由于第一和第二支鏈的遠架桿之間采用了支撐桿，有利于提高機構的剛度和動態(tài)響應特性，有利于實現(xiàn)高速和高加速度。該機構設計巧妙，結構緊湊，可適應復雜的抓放環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1中動平臺的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例2的結構示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例2中動平臺的結構示意圖。

圖中編號所代表的含義為：

1、固定架，2、主平臺，3、副平臺，4/5/6、連桿，7、齒扇，8、小齒輪，9、末端執(zhí)行器，10、齒條，101、導軌，102、滑塊，11、第一轉(zhuǎn)動叉，12、第一驅(qū)動裝置，13、第一近架桿，14、第一上連接軸，15、第一遠架桿，16、第一支撐桿，17、第一下連接軸，18、第一旋轉(zhuǎn)軸，21、第二轉(zhuǎn)動叉，22、第二驅(qū)動裝置，23、第二近架桿，24、第二上連接軸，25、第二遠架桿，26、第二支撐桿，27、第二下連接軸，28、第二旋轉(zhuǎn)軸，31、第三驅(qū)動裝置，32、第三近架桿，33、第三上連接軸，34、第三遠架桿，35、第三下連接軸，41、第四驅(qū)動裝置，42、第四近架桿，43、第四上連接軸，44、第四遠架桿，45、第四下連接軸。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述：

實施例1

結合附圖1-2，一種四自由度高速并聯(lián)機器人機構，包括固定架1、動平臺以及布置在固定架1與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈，所述第一支鏈和第二支鏈結構完全相同，所述第三支鏈和第四支鏈結構完全相同；

所述第一支鏈包括第一轉(zhuǎn)動叉11、第一驅(qū)動裝置12、第一近架桿13、第一上連接軸14、兩個平行且等長的第一遠架桿15、第一支撐桿16、第一下連接軸17以及第一旋轉(zhuǎn)軸18；所述第一轉(zhuǎn)動叉11與固定架1轉(zhuǎn)動連接，所述第一驅(qū)動裝置12與第一轉(zhuǎn)動叉11固接，所述第一近架桿13的一端與第一轉(zhuǎn)動叉11轉(zhuǎn)動連接，且與第一驅(qū)動裝置12的驅(qū)動端固接，第一近架桿13的另一端與第一上連接軸14固接；所述第一遠架桿15一端與所述第一上連接軸14球鉸接，另一端與固接在所述第一旋轉(zhuǎn)軸18上的第一下連接軸17球鉸接；所述兩個平行且等長的第一遠架桿15之間固接有第一支撐桿16；所述第一旋轉(zhuǎn)軸18與動平臺轉(zhuǎn)動連接。

所述第二支鏈包括第二轉(zhuǎn)動叉21、第二驅(qū)動裝置22、第二近架桿23、第二上連接軸24、兩個平行且等長的第二遠架桿25、第二支撐桿26、第二下連接軸27以及第二旋轉(zhuǎn)軸28；所述第二轉(zhuǎn)動叉21與固定架1轉(zhuǎn)動連接，所述第二驅(qū)動裝置22與第二轉(zhuǎn)動叉21固接，所述第二近架桿23的一端與第二轉(zhuǎn)動叉21轉(zhuǎn)動連接，且與第二驅(qū)動裝置22的驅(qū)動端固接，第二近架桿23的另一端與第二上連接軸24固接；所述第二遠架桿25一端與所述第二上連接軸24球鉸接，另一端與固接在所述第二旋轉(zhuǎn)軸28上的第二下連接軸27球鉸接；所述兩個平行且等長的第二遠架桿25之間固接有第二支撐桿26；所述第二旋轉(zhuǎn)軸28與動平臺轉(zhuǎn)動連接。

連接所述第一轉(zhuǎn)動叉11和固定架1的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第二轉(zhuǎn)動叉21和固定架1的轉(zhuǎn)動軸線相互垂直；連接所述第一旋轉(zhuǎn)軸18和動平臺的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第二旋轉(zhuǎn)軸28和動平臺的轉(zhuǎn)動軸線相互垂直。

所述第三支鏈包括第三驅(qū)動裝置31、第三近架桿32、第三上連接軸33、兩個平行且等長的第三遠架桿34和第三下連接軸35；所述第三驅(qū)動裝置31與固定架1固接，所述第三近架桿32的一端與固定架1轉(zhuǎn)動連接，且與第三驅(qū)動裝置31的驅(qū)動端固接，第三近架桿32的另一端與第三上連接軸33固接；所述第三遠架桿34一端與所述第三上連接軸33球鉸接，另一端與固接在所述動平臺上的第三下連接軸35球鉸接；

所述第四支鏈包括第四驅(qū)動裝置41、第四近架桿42第四上連接軸43、兩個平行且等長的第四遠架桿44和第四下連接軸45；所述第四驅(qū)動裝置41與固定架1固接，所述第四近架桿42的一端與固定架1轉(zhuǎn)動連接，且與第四驅(qū)動裝置41的驅(qū)動端固接，第四近架桿42的另一端與第四上連接軸43固接；所述第四遠架桿44一端與所述第四上連接軸43球鉸接，另一端與固接在所述動平臺上的第四下連接軸球45鉸接；

所述動平臺包括主平臺2和副平臺3，所述第一支鏈和第二支鏈均與主平臺2連接，所述第三支鏈和第四支鏈均與副平臺3連接；所述主平臺2和副平臺3通過單自由度運動副連接；

所述主平臺2和所述副平臺3通過三個平行且等長的連桿[4、5、6]連接，且任意每兩個平行連桿與主平臺2和副平臺3均構成平行四邊形，所述主平臺2上固接有齒扇7，所述三個平行且等長的三個連桿[4、5、6]中的一個連桿上轉(zhuǎn)動連接有小齒輪8，所述齒扇7和小齒輪8嚙合，所述小齒輪8下端固接有末端執(zhí)行器9。

實施例2

結合附圖3-4，本實施例與實施例1類似，區(qū)別點僅在于，所述主平臺2與副平臺3通過導軌滑塊連接，所述主平臺2上固接有滑塊102，所述副平臺3上固接有導軌101，所述導軌101和滑塊102構成導軌滑塊副；所述主平臺2上轉(zhuǎn)動連接有小齒輪8-1，所述副平臺3上固接有齒條10，所述小齒輪8-1和齒條10嚙合；所述小齒輪8-1下端固接有末端執(zhí)行器9。

實施例3

結合附圖1-2，本實施例與實施例1類似，所述第三近架桿32與固定架1的轉(zhuǎn)動軸線、第四近架桿42與固定架1的轉(zhuǎn)動軸線相互垂直。第三下連接軸35與第四下連接軸45相互垂直。第二連桿5上設置小齒輪8。

實施例4

結合附圖1-2，本實施例與實施例1類似，所述第三近架桿32與固定架1的轉(zhuǎn)動軸線、第四近架桿42與固定架1的轉(zhuǎn)動軸線相互垂直。第三下連接軸35與第四下連接軸45相互垂直。第三連桿6上設置小齒輪8。

實施例5

結合附圖1-2，本實施例與實施例1類似，所述第三近架桿32與固定架1的轉(zhuǎn)動軸線、第四近架桿42與固定架1的轉(zhuǎn)動軸線相互垂直。第三下連接軸35與第四下連接軸45相互垂直。第一連桿4上設置小齒輪8。

實施例6

結合附圖3-4，本實施例與實施例2類似，所述第三近架桿32與固定架1的轉(zhuǎn)動軸線、第四近架桿42與固定架1的轉(zhuǎn)動軸線相互垂直。第三下連接軸35與第四下連接軸45相互垂直。

由上可知，本發(fā)明的三平一轉(zhuǎn)四自由度并聯(lián)機構結構簡單緊湊，運動方式明確；由于第一和第二支鏈的遠架桿之間采用了支撐桿，有利于提高機構的剛度和動態(tài)響應特性，有利于實現(xiàn)高速和高加速度。該機構設計巧妙，結構緊湊，可適應復雜的抓放環(huán)境。