一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及并聯(lián)機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外機器人可以分為串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人，其中串聯(lián)機器人以其控制簡單，工作空間大，在工業(yè)機器人和機床領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應用。但是，由于串聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征，其不具有良好的剛度，另外對于誤差是逐級積累的，由于這些缺陷，一些學者開始嘗試新的機器人構(gòu)型，然后就誕生了并聯(lián)構(gòu)型，與串聯(lián)構(gòu)型相比，并聯(lián)機構(gòu)具有負載大，剛度大，而且其對于誤差并不是疊加關(guān)系，因此合理的并聯(lián)構(gòu)型可以大大提高精度。
[0003]并聯(lián)機構(gòu)從自由度方面劃分可以分為6自由度機構(gòu)和少于6自由度的機構(gòu)，雖然6自由度機構(gòu)具有更高的靈活性，但是就應用方面而言，很多情況下只需要少于6自由度的構(gòu)型，尤其在機床領(lǐng)域，由于其主軸具有一個旋轉(zhuǎn)自由度，因此，只需五個自由度即可滿足加工要求。利用并聯(lián)構(gòu)型的五自由度機床通常也被稱為五軸虛擬軸機床，目前對于五軸虛擬軸機床的研究還很少，也較為困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，具有動力學性能良好，剛度大，速度快的并聯(lián)構(gòu)型特點，解決現(xiàn)有串聯(lián)機床及機器人剛度小，動力學性能不佳的問題。
[0005]本發(fā)明提出的一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，包括底座、動平臺和設置在底座、動平臺之間的四邊形機構(gòu)，四邊形機構(gòu)包括底邊桿、頂邊桿、第一直線驅(qū)動機構(gòu)、第二直線驅(qū)動機構(gòu)，底邊桿與底座連接，頂邊桿與動平臺連接，底邊桿、第一直線驅(qū)動機構(gòu)、第二直線驅(qū)動機構(gòu)頂邊桿首尾順次轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成平面四連桿機構(gòu)，第一直線驅(qū)動機構(gòu)、第二直線驅(qū)動機構(gòu)均驅(qū)動頂邊桿，在四邊形機構(gòu)兩個分別設有第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)，第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)兩端分別與底座、動平臺鉸接，且第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)均驅(qū)動動平臺。
[0006]優(yōu)選地，底邊桿繞其軸線方向相對于底座旋轉(zhuǎn)，頂邊桿沿其軸線方向與動平臺鉸接。
[0007]優(yōu)選地，四邊形機構(gòu)還包括第三直線驅(qū)動機構(gòu)，第三直線驅(qū)動機構(gòu)沿平面四連桿機構(gòu)的對角設置，第三直線驅(qū)動機構(gòu)兩端分別與四邊形機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，且自由端驅(qū)動頂邊桿。
[0008]優(yōu)選地，第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)的固定端與底座通過球鉸連接，自由端通過虎克鉸與動平臺連接。
[0009]本發(fā)明提出的一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，四邊形機構(gòu)中底邊桿、頂邊桿處于同一平面內(nèi)，其底邊桿可以繞其軸線相對于底座旋轉(zhuǎn)，其頂邊桿與該桿軸線同動平臺鉸接，從而達到限制動平臺繞其法線的旋轉(zhuǎn)；四邊形機構(gòu)中具有三個直線驅(qū)動機構(gòu)即兩側(cè)的一對對邊和一條對角線，三個驅(qū)動共同決定頂邊桿相對于底邊桿的狀態(tài)；第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)分別放置在四邊形機構(gòu)平面的兩側(cè)，兩個直線驅(qū)動的底端與底座通過球鉸連接，頂端與動平臺通過虎克鉸連接。
[0010]本發(fā)明全部采用直線驅(qū)動機構(gòu)，增強了整機的動力特性，并具有較好的剛度；四邊形機構(gòu)提供機構(gòu)的三個自由度并約束了動平臺繞其法線的轉(zhuǎn)動，使得系統(tǒng)運動可靠性增強。第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)對稱布置，在提供余下兩個自由度時，降低了各項異性，增強了工作空間內(nèi)的剛度相似性。本發(fā)明采用了面對稱布局方式，使得整機的可加工性大大增強；無被動約束支鏈，使得機構(gòu)更加精簡可靠。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明提出的一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人中的四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、底座；2、四邊形機構(gòu)；3、第四直線驅(qū)動機構(gòu)；4、第五直線驅(qū)動機構(gòu)；5、動平臺，6、底邊桿；7、第一直線驅(qū)動機構(gòu)；8、第二直線驅(qū)動機構(gòu)；9、第三直線驅(qū)動機構(gòu)；10、頂邊桿。
【具體實施方式】
[0014]如圖1-2所示，圖1為本發(fā)明提出的一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人中的四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]參照圖1-2，一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，包括底座1、動平臺5和設置在底座1、動平臺5之間的四邊形機構(gòu)，四邊形機構(gòu)包括底邊桿6、頂邊桿10、第一直線驅(qū)動機構(gòu)7、第二直線驅(qū)動機構(gòu)8，底邊桿6與底座I連接，頂邊桿10與動平臺5連接，底邊桿6、第一直線驅(qū)動機構(gòu)7、第二直線驅(qū)動機構(gòu)8頂邊桿10首尾順次轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成平面四連桿機構(gòu)，第一直線驅(qū)動機構(gòu)7、第二直線驅(qū)動機構(gòu)8均驅(qū)動頂邊桿10，四邊形機構(gòu)還包括第三直線驅(qū)動機構(gòu)9，第三直線驅(qū)動機構(gòu)9沿平面四連桿機構(gòu)的對角設置，第三直線驅(qū)動機構(gòu)9兩端分別與四邊形機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，且自由端驅(qū)動頂邊桿10。
[0016]本發(fā)明中，在四邊形機構(gòu)兩個分別設有第四直線驅(qū)動機構(gòu)3、第五直線驅(qū)動機構(gòu)4，第四直線驅(qū)動機構(gòu)3、第五直線驅(qū)動機構(gòu)4兩端分別與底座1、動平臺5鉸接，且第四直線驅(qū)動機構(gòu)3、第五直線驅(qū)動機構(gòu)4均驅(qū)動動平臺5。第四直線驅(qū)動機構(gòu)3、第五直線驅(qū)動機構(gòu)4的固定端與底座I通過球鉸連接，自由端通過虎克鉸與動平臺5連接。在具體實施例中，底邊桿6繞其軸線方向相對于底座旋轉(zhuǎn)，頂邊桿10沿其軸線方向與動平臺5鉸接。
[0017]本發(fā)明中，動平臺5上的各鉸鏈軸線可以不共面，具體可根據(jù)具體安裝情況對結(jié)構(gòu)進行適當調(diào)整。
[0018]本發(fā)明中，所有用到的球鉸都可以用交于一心的不共面的三個轉(zhuǎn)動副代替，例如可以用一個虎克鉸加上一個同心的轉(zhuǎn)動副代替，機構(gòu)功能不變。
[0019]本發(fā)明中，所有直線驅(qū)動機構(gòu)均為獨立控制，使得機器人的控制可靠度增強。
[0020]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，其特征在于，包括底座(I)、動平臺(5)和設置在底座(I)、動平臺(5)之間的四邊形機構(gòu)，四邊形機構(gòu)包括底邊桿(6)、頂邊桿(10)、第一直線驅(qū)動機構(gòu)(7 )、第二直線驅(qū)動機構(gòu)(8 )，底邊桿(6 )與底座(I)連接，頂邊桿(10 )與動平臺(5)連接，底邊桿(6)、第一直線驅(qū)動機構(gòu)(7)、第二直線驅(qū)動機構(gòu)(8)頂邊桿(10)首尾順次轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成平面四連桿機構(gòu)，第一直線驅(qū)動機構(gòu)(7)、第二直線驅(qū)動機構(gòu)(8)均驅(qū)動頂邊桿(10)，在四邊形機構(gòu)兩個分別設有第四直線驅(qū)動機構(gòu)(3)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)(4)，第四直線驅(qū)動機構(gòu)(3)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)(4)兩端分別與底座(1)、動平臺(5)鉸接，且第四直線驅(qū)動機構(gòu)(3)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)(4)均驅(qū)動動平臺(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，其特征在于，底邊桿(6)繞其軸線方向相對于底座旋轉(zhuǎn)，頂邊桿(10)沿其軸線方向與動平臺(5)鉸接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，其特征在于，四邊形機構(gòu)還包括第三直線驅(qū)動機構(gòu)(9)，第三直線驅(qū)動機構(gòu)(9)沿平面四連桿機構(gòu)的對角設置，第三直線驅(qū)動機構(gòu)(9)兩端分別與四邊形機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，且自由端驅(qū)動頂邊桿(10)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，其特征在于，第四直線驅(qū)動機構(gòu)(3)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)(4)的固定端與底座(I)通過球鉸連接，自由端通過虎克鉸與動平臺(5)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有四邊形機構(gòu)的五軸并聯(lián)機器人，四邊形機構(gòu)包括底邊桿、頂邊桿、第一直線驅(qū)動機構(gòu)、第二直線驅(qū)動機構(gòu)，底邊桿與底座連接，頂邊桿與動平臺連接，底邊桿、第一直線驅(qū)動機構(gòu)、第二直線驅(qū)動機構(gòu)頂邊桿首尾順次轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成平面四連桿機構(gòu)，第一直線驅(qū)動機構(gòu)、第二直線驅(qū)動機構(gòu)均驅(qū)動頂邊桿，在四邊形機構(gòu)兩個分別設有第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)，第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)兩端分別與底座、動平臺鉸接，且第四直線驅(qū)動機構(gòu)、第五直線驅(qū)動機構(gòu)均驅(qū)動動平臺。本發(fā)明具有動力學性能良好，剛度大，速度快的并聯(lián)構(gòu)型特點，解決現(xiàn)有串聯(lián)機床及機器人剛度小，動力學性能不佳的問題。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN105058371
【申請?zhí)枴緾N201510560364
【發(fā)明人】高建設, 王保糖, 侯伯杰
【申請人】鄭州大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月7日