本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種具有空間三平動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)能力的高速并聯(lián)機(jī)械手。

背景技術(shù)：

專(zhuān)利文獻(xiàn)US20090019960和EP1084802公開(kāi)了一種可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的高速并聯(lián)機(jī)構(gòu)，固定機(jī)架與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)四條結(jié)構(gòu)相同的主動(dòng)支鏈相連，每條支鏈包括近架桿和遠(yuǎn)架桿兩部分。主動(dòng)支鏈近架桿與遠(yuǎn)架桿通過(guò)具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈相連，近架桿另一端與固定機(jī)架移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)連接，遠(yuǎn)架桿另一端通過(guò)僅具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)連接，動(dòng)平臺(tái)具有空間三維平動(dòng)能力；動(dòng)平臺(tái)由四個(gè)部件組成，其中兩個(gè)部件相互平行，另外兩個(gè)部件與前述兩個(gè)相互平行的部件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，由部件之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器繞垂直于動(dòng)平臺(tái)的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。上述機(jī)構(gòu)的局限性在于：該機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)包含四個(gè)部件，而受驅(qū)動(dòng)的部件只有兩個(gè)，這兩個(gè)部件相當(dāng)于平行四邊形的一組對(duì)邊，這樣的驅(qū)動(dòng)方式不靈活，受力情況不均勻，不利于機(jī)構(gòu)的順暢運(yùn)行。

專(zhuān)利文獻(xiàn)201010212312.0公開(kāi)了一種可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈對(duì)稱(chēng)布置在固定機(jī)架與動(dòng)平臺(tái)之間；每條運(yùn)動(dòng)支鏈包括近架桿和遠(yuǎn)架桿，所述遠(yuǎn)架桿與上、下連接軸組成平行四邊形結(jié)構(gòu)；所述近架桿一端與驅(qū)動(dòng)端固接，另一端與上連接軸固接；所述下連接軸與動(dòng)平臺(tái)固接；所述動(dòng)平臺(tái)包括上平臺(tái)和下平臺(tái)，沿所述上平臺(tái)和下平臺(tái)利用導(dǎo)套和導(dǎo)向套連接，導(dǎo)套與導(dǎo)向套形成螺旋副或內(nèi)部布置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可將上、下平臺(tái)的相互移動(dòng)轉(zhuǎn)化為垂直于動(dòng)平臺(tái)的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。上述機(jī)構(gòu)的局限在于：動(dòng)平臺(tái)上、下平臺(tái)使用移動(dòng)副作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所有的下連接軸不在同一個(gè)平面內(nèi)，在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)受力不均勻，摩擦力較大的等不足，因此會(huì)導(dǎo)致力傳遞效果差，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不順暢，使用壽命低等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種動(dòng)平臺(tái)力傳遞效果好，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順暢，使用壽命長(zhǎng)，便于修理維護(hù)，可實(shí)現(xiàn)空間三維平動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種十字滑塊式四支鏈三平一轉(zhuǎn)高速并聯(lián)機(jī)械手，包括固定機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)以及四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈；所述固定機(jī)架上固接有四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置；四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈在空間分布于所述固定機(jī)架與動(dòng)平臺(tái)之間；每條運(yùn)動(dòng)支鏈均包括近架桿和兩個(gè)平行且等長(zhǎng)的遠(yuǎn)架桿，所述近架桿的一端與所述驅(qū)動(dòng)裝置固接，所述驅(qū)動(dòng)裝置為所述近架桿提供一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所述近架桿的另一端固接有上連接軸，所述兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿的同一端分別與所述上連接軸的兩端球鉸接，所述兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿的另一端分別與一下連接軸球鉸接；所述下連接軸、所述上連接軸和所述兩個(gè)平行的遠(yuǎn)架桿構(gòu)成一平行四邊形結(jié)構(gòu)；四條運(yùn)動(dòng)支鏈的下連接軸均與所述動(dòng)平臺(tái)固接；四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈保證動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空間三維移動(dòng)；所述動(dòng)平臺(tái)包括旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸的上端設(shè)有一平臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)軸的下端固接有末端執(zhí)行器，所述平臺(tái)上裝有按照以旋轉(zhuǎn)軸軸線為中心呈放射狀布局的四個(gè)導(dǎo)桿，每個(gè)導(dǎo)桿上均分別套裝有一滑套，四個(gè)滑套分別與四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈中的下連接軸固連；在所述旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)一中心齒輪；相鄰兩個(gè)滑套為一組，兩組滑套的下端分別與兩個(gè)相同的半圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)半圓齒輪分別與所述中心齒輪嚙合；四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的輸出端將動(dòng)力傳遞給四個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈，運(yùn)動(dòng)支鏈將動(dòng)力傳遞給滑套，帶動(dòng)兩個(gè)相同的半圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使末端執(zhí)行器具有三個(gè)平動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)中采用兩個(gè)半齒輪對(duì)稱(chēng)布置的形式，且半齒輪兩端都連接有滑塊，充分利用驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)；動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)靈活，受力均勻，運(yùn)動(dòng)精度高，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，且能滿足復(fù)雜抓放操作的要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；

圖3為本發(fā)明中動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的主視示意圖；

圖4為本發(fā)明中動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的仰視示意圖。

圖中：1-驅(qū)動(dòng)裝置，2-固定機(jī)架，3-近架桿，4-上連接軸，5a、5b-遠(yuǎn)架桿，6-下連接軸，7-動(dòng)平臺(tái)，8-導(dǎo)桿，9-滑套，10a、10b-半圓齒輪，11-中心齒輪，12-導(dǎo)桿固定裝置，13-平臺(tái)，14-旋轉(zhuǎn)軸，15-末端執(zhí)行器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明提出的一種十字滑塊式四支鏈三平一轉(zhuǎn)高速并聯(lián)機(jī)械手，包括固定機(jī)架2、動(dòng)平臺(tái)7以及四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈；所述固定機(jī)架2上固接有四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置1；四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈在空間分布于所述固定機(jī)架2與動(dòng)平臺(tái)7之間。

如圖1所示，每條運(yùn)動(dòng)支鏈均由近架桿3、上連接軸4、遠(yuǎn)架桿5a、遠(yuǎn)架桿5b和下連接軸6構(gòu)成。所述遠(yuǎn)架桿5a和遠(yuǎn)架桿5b平行且等長(zhǎng)，所述近架桿3的一端與所述驅(qū)動(dòng)裝置1固接，所述驅(qū)動(dòng)裝置1為所述近架桿3提供了一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所述近架桿3的另一端與所述上連接軸4固接，兩個(gè)平行等長(zhǎng)的遠(yuǎn)架桿5a和遠(yuǎn)架桿5b的同一端分別與所述上連接軸4的兩端球鉸接，所述兩個(gè)平行等長(zhǎng)的遠(yuǎn)架桿5a和遠(yuǎn)架桿5b的另一端分別與所述下連接軸6球鉸接；所述下連接軸6、所述上連接軸4和兩個(gè)平行等長(zhǎng)的遠(yuǎn)架桿5a和遠(yuǎn)架桿5b構(gòu)成了一平行四邊形結(jié)構(gòu)；四條運(yùn)動(dòng)支鏈的下連接軸6均與所述動(dòng)平臺(tái)7固接；四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈保證動(dòng)平臺(tái)7實(shí)現(xiàn)空間三維平動(dòng)。

如圖2、圖3和圖4所示，所述動(dòng)平臺(tái)7包括四個(gè)導(dǎo)桿8、四個(gè)滑套9、兩個(gè)半圓齒輪10a和10b、中心齒輪11、導(dǎo)桿固定裝置12、平臺(tái)13、旋轉(zhuǎn)軸14和末端執(zhí)行器15。

所述旋轉(zhuǎn)軸14的上端與所述平臺(tái)13通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述末端執(zhí)行器15固接在所述旋轉(zhuǎn)軸14的下端，四個(gè)導(dǎo)桿8按照以旋轉(zhuǎn)軸14軸線為中心呈放射狀布局、并通過(guò)導(dǎo)桿固定裝置12安裝在所述平臺(tái)11上，如圖2所示，四個(gè)導(dǎo)桿8可以由十字相交的兩根圓管構(gòu)成，其十字中心在旋轉(zhuǎn)軸14的軸線上，以保證導(dǎo)桿相對(duì)所述平臺(tái)13對(duì)稱(chēng)；四個(gè)滑套9分別套在每個(gè)導(dǎo)桿8上并可以在所在的導(dǎo)桿8上滑動(dòng)，四個(gè)滑套9的上端還分別與四條結(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)支鏈中的下連接軸6固連；所述旋轉(zhuǎn)軸14上設(shè)一中心齒輪11；相鄰兩個(gè)滑套9為一組，兩組滑套的下端分別與兩個(gè)相同的半圓齒輪10a、10b轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)半圓齒輪10a、10b分別與所述中心齒輪11嚙合。

四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置1的輸出端將動(dòng)力傳遞給四個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈，運(yùn)動(dòng)支鏈將動(dòng)力傳遞給四個(gè)滑套9，帶動(dòng)兩個(gè)半圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸14轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使末端執(zhí)行器15具有繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的能力，本發(fā)明中的末端執(zhí)行器15具有三個(gè)平動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。

采用上述結(jié)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)，對(duì)稱(chēng)布置，結(jié)構(gòu)緊湊，降低了機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，易實(shí)現(xiàn)高速抓取，且滿足復(fù)雜抓放操作的要求。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點(diǎn)在于：

本發(fā)明中的動(dòng)平臺(tái)7采用沿導(dǎo)桿8運(yùn)動(dòng)的滑套9連接運(yùn)動(dòng)支鏈與兩個(gè)半圓齒輪10a和10b，其中，一對(duì)相鄰的兩個(gè)滑套9為一組連接一個(gè)半圓齒輪，可以保證相鄰滑套9做反向運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)半圓齒輪10a和10b做同向轉(zhuǎn)動(dòng)。由兩個(gè)半圓齒輪10a和10b通過(guò)齒輪傳動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸14運(yùn)動(dòng)，從而控制末端執(zhí)行器15的旋轉(zhuǎn)，保證了轉(zhuǎn)動(dòng)的平穩(wěn)性。本發(fā)明中將動(dòng)平臺(tái)組件呈對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)緊湊，可以較方便的實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用時(shí)靈活性較強(qiáng)。動(dòng)平臺(tái)7采用兩個(gè)半圓齒輪10a～10b帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸15轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)巧妙獨(dú)特，機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性好，運(yùn)動(dòng)靈活，受力均勻，精度較高，使用壽命長(zhǎng)，便于修理、維護(hù)，易實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)，且滿足復(fù)雜抓放操作的要求。

盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，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)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。