一種三自由度的并聯機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種三自由度的并聯機器人，包括定平臺，動平臺，三組豎直軌道及三組平行四邊形連桿機構；整個并聯機器人外形框架成正三棱柱形狀，三組豎直軌道為正三棱柱的三條棱，固定安裝在定平臺上，三組平行四邊形連桿機構一端分別與三組豎直軌道連接，另一端均勻分布與動平臺連接，動平臺位于機架外、懸空于工作面上方，根據生產線上工種的不同需求，在動平臺上安裝相應的末端執(zhí)行器。該并聯機器人機構簡單，制造、安裝容易，成本低，采用同步帶和伺服驅動機構傳動使得動平臺精度高，傳動特性好。
【專利說明】
一種三自由度的并聯機器人
技術領域
[0001]本實用新型屬于并聯機器人領域，尤其是一種三自由度的并聯機器人。
【背景技術】
[0002]并聯機器人機構，定義為動平臺和定平臺之間至少通過兩個獨立的運動鏈相連接，具有兩個或兩個以上的自由度，且以并聯方式驅動的一種閉環(huán)機構。與傳統(tǒng)的串聯機器人相比，并聯機器人具有結構剛度大、承載能力強、累積誤差小、輸出精度高，動態(tài)慣量低，自重負荷小等一系列的優(yōu)點。以其自身的有點應用價值在進二十年引起了各界的關注和研究。
[0003]在傳統(tǒng)電子、食品和醫(yī)藥等行業(yè)中普遍存在的諸如抓取、分揀以及包裝等大量重復性操作，通常由人工來完成，這種重復勞動不僅強度大，而且會對食品、藥品造成不同程度的污染。針對這種情況，高速并聯機器人以其高速、清潔的優(yōu)點成功地取代了以往的人工操作。在這類高速并聯機器人當中最具有代表性的當屬Clavel教授于1985年提出的空間三自由度De Ita并聯機構。
[0004]Delta機器人是最典型的空間三自由度的并聯機器人。屬于高速、輕載的并聯機人。整體結構精密、緊湊，驅動部分均布于固定平臺，這些特點使它具有如下特性:承載能力強、剛度大、自重負荷比小、動態(tài)性能好，重復定位精度高。近年來Delta機器人被廣泛應用于食品、藥品和電子產品等加工、裝配。
[0005]結合Delta的結構和特點，能夠提供一種低成本高效率的結構方案具有很大的實用性和經濟效益。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型目的在于，提供一種結構簡單、制造容易、安裝方便、成本低，且傳動性能好的三自由度并聯機器人。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案予以解決。
[0008]—種三自由度的并聯機器人，包括定平臺，動平臺，三組豎直軌道及三組平行四邊形連桿機構；整個并聯機器人外形框架成正三棱柱形狀，三組豎直軌道為正三棱柱的三條棱，固定安裝在定平臺上，三組平行四邊形連桿機構一端分別與三組豎直軌道連接，另一端均勻分布與動平臺連接，動平臺位于機架外、懸空于工作面上方，根據生產線上工種的不同需求，在動平臺上安裝相應的末端執(zhí)行器。
[0009]所述的三組相同的豎直導軌均由型材，滑軌安裝板，滑軌，滑塊，滑輪組件，電機組件，帶輪組件和同步帶組成，所述滑軌通過滑軌安裝板安裝在型材上，滑塊與滑軌連接并能夠沿滑軌在豎直方向移動，所述電機組件通過兩塊電機連接板固定安裝在型材的頂端并與定平臺連接，帶輪組件通過兩塊帶輪連接板固定安裝在型材底部，所述滑輪組件固定安裝在滑塊上，通過同步帶連接電機組件、滑輪組件和帶輪組件，實現傳動。
[0010]所述電機組件包括主動同步帶輪，第一張緊惰輪，同步帶固定桿，伺服電機，電機安裝板，所述主動同步帶輪，第一張緊惰輪，同步帶固定桿，伺服電機都安裝在電機安裝板上;所述滑輪組件包括惰輪安裝板和惰輪，惰輪安裝板上裝有兩個相同的惰輪;所述帶輪組件包括同步帶固定桿，從動同步帶輪，第二張緊惰輪，帶輪安裝板，所述同步帶固定桿，從動同步帶輪，第二張緊惰輪都安裝在帶輪安裝板上;所述主動同步帶輪，第一張緊惰輪，兩個惰輪，從動同步帶輪，第二張緊惰輪的圓心位于同一直線上且端面為同一平面;所述同步帶的一端固定在電機組件的同步帶固定桿上，另一端繞過滑輪組件上端的惰輪，通過第一張緊惰輪后繞過主動同步帶輪，再繞過從動同步帶輪，通過第二張緊惰輪以及滑輪組件下端的惰輪，最后固定在帶輪組件的同步帶固定桿上。
[0011]所述平行四邊形連桿機構由左右兩根碳纖維管和上下兩根軸通過球形鉸鏈連接構成;其中一根軸與豎直軌道上的滑輪組件固定連接，另一根軸與動平臺固定連接。
[0012]與現有技術相比，本實用新型具有如下的優(yōu)點:
[0013]本實用新型三自由度并聯機器人，其正三棱柱外形的框架，使得結構穩(wěn)固。采用同步帶和伺服驅動機構傳動使得該結構動平臺精度高，傳動特性好，并可以大大降低制造成本，具有很強的實用性和經濟效益。該并聯機器人機構簡單，制造、安裝容易，成本低。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的立體結構示意圖。
[0015]圖2為本實用新型的豎直滑軌結構示意圖。
[0016]圖3為本實用新型的電機組件結構示意圖。
[0017]圖4為本實用新型的電機組件剖視圖。
[0018]圖5為本實用新型的滑輪組件結構示意圖。
[0019]圖6為本實用新型的滑輪組件剖視圖。
[0020]圖7為本實用新型的帶輪組件結構示意圖。
[0021 ]圖8為本實用新型的帶輪組件剖視圖。
[0022]圖9為本實用新型的同步帶連接方式示意圖。
[0023]圖10為本實用新型的平行四邊形連桿機構結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0025]如圖1所示，一種三自由度的并聯機器人，包括定平臺I，動平臺2，三組豎直軌道3及三組平行四邊形連桿機構4;整個并聯機器人外形框架成正三棱柱形狀，三組豎直軌道3為正三棱柱的三條棱，固定安裝在定平臺I上，三組平行四邊形連桿機構4 一端分別與三組豎直軌道3連接，另一端均勻分布與動平臺2連接，動平臺2位于機架外、懸空于工作面上方，根據生產線上工種的不同需求，在動平臺2上安裝相應的末端執(zhí)行器。
[0026]如圖2所示，所述的三組相同的豎直導軌3均由型材31，滑軌安裝板32，滑軌33，滑塊34，滑輪組件35，電機組件36，帶輪組件37和同步帶38組成，所述滑軌33通過滑軌安裝板32安裝在型材31上，滑塊34與滑軌33連接并能夠沿滑軌33在豎直方向移動，所述電機組件36通過兩塊電機連接板39固定安裝在型材31的頂端并與定平臺I連接，帶輪組件37通過兩塊帶輪連接板30固定安裝在型材31底部，所述滑輪組件35固定安裝在滑塊34上，通過同步帶38連接電機組件36、滑輪組件35和帶輪組件37，實現傳動。
[0027]如圖3至圖9所示，所述電機組件36包括主動同步帶輪361，第一張緊惰輪362，同步帶固定桿363，伺服電機364，電機安裝板365，所述主動同步帶輪361，第一張緊惰輪362，同步帶固定桿363，伺服電機364都安裝在電機安裝板365上;所述滑輪組件35包括惰輪安裝板351和惰輪352，惰輪安裝板351上裝有兩個相同的惰輪352;所述帶輪組件37包括同步帶固定桿363，從動同步帶輪371，第二張緊惰輪372，帶輪安裝板373，所述同步帶固定桿363，從動同步帶輪371，第二張緊惰輪372都安裝在帶輪安裝板373上;所述主動同步帶輪361，第一張緊惰輪362，兩個惰輪352，從動同步帶輪371，第二張緊惰輪372的圓心位于同一直線上且端面為同一平面;所述同步帶38的一端固定在電機組件36的同步帶固定桿363上，另一端繞過滑輪組件35上端的惰輪352，通過第一張緊惰輪362后繞過主動同步帶輪361，再繞過從動同步帶輪371，通過第二張緊惰輪372以及滑輪組件35下端的惰輪352，最后固定在帶輪組件37的同步帶固定桿363上。
[0028]如圖10所示，所述平行四邊形連桿機構4由左右兩根碳纖維管41和上下兩根軸42通過球形鉸鏈43連接構成;其中一根軸42與豎直軌道3上的滑輪組件35固定連接，另一根軸42與動平臺2固定連接。
[0029]在工作中，由伺服電機364帶動主同步帶輪361，通過同步帶38的運動傳遞，使得滑塊34在滑軌33上作直線運動。最終驅動三組平行四邊形連桿機構4運動，在運動中動平臺2始終與水平面保持平行。在動平臺2上可以根據設備應用場合、根據客戶需要安裝機械手爪、吸盤、或者焊槍等。定平臺I采用吊頂安裝式，從而固定整臺并聯機器人。
【主權項】
1.一種三自由度的并聯機器人，其特征在于，包括定平臺(1)，動平臺(2)，三組豎直軌道(3)及三組平行四邊形連桿機構(4);整個并聯機器人外形框架成正三棱柱形狀，三組豎直軌道(3)為正三棱柱的三條棱，固定安裝在定平臺(I)上，三組平行四邊形連桿機構(4) 一端分別與三組豎直軌道(3)連接，另一端均勻分布與動平臺(2)連接，動平臺(2)位于機架夕卜、懸空于工作面上方，根據生產線上工種的不同需求，在動平臺(2)上安裝相應的末端執(zhí)行器。2.根據權利要求1所述的三自由度并聯機器人，其特征在于，所述的三組相同的豎直導軌(3 )均由型材(31)，滑軌安裝板(32 )，滑軌(33)，滑塊(34)，滑輪組件(35 )，電機組件(36 )，帶輪組件(37)和同步帶(38)組成，所述滑軌(33)通過滑軌安裝板(32)安裝在型材(31)上，滑塊(34)與滑軌(33)連接并能夠沿滑軌(33)在豎直方向移動，所述電機組件(36)通過兩塊電機連接板(39)固定安裝在型材(31)的頂端并與定平臺(I)連接，帶輪組件(37)通過兩塊帶輪連接板(30)固定安裝在型材(31)底部，所述滑輪組件(35)固定安裝在滑塊(34)上，通過同步帶(38)連接電機組件(36)、滑輪組件(35)和帶輪組件(37)，實現傳動。3.根據權利要求2所述的三自由度并聯機器人，其特征在于，所述電機組件(36)包括主動同步帶輪(361)，第一張緊惰輪(362)，同步帶固定桿(363)，伺服電機(364)，電機安裝板(365)，所述主動同步帶輪(361)，第一張緊惰輪(362)，同步帶固定桿(363)，伺服電機(364)都安裝在電機安裝板(365)上;所述滑輪組件(35)包括惰輪安裝板(351)和惰輪(352)，惰輪安裝板(351)上裝有兩個相同的惰輪(352);所述帶輪組件(37)包括同步帶固定桿(363)，從動同步帶輪(371)，第二張緊惰輪(372)，帶輪安裝板(373)，所述同步帶固定桿(363)，從動同步帶輪(371)，第二張緊惰輪(372)都安裝在帶輪安裝板(373)上；所述主動同步帶輪(361)，第一張緊惰輪(362)，兩個惰輪(352)，從動同步帶輪(371)，第二張緊惰輪(372)的圓心位于同一直線上且端面為同一平面;所述同步帶(38)的一端固定在電機組件(36)的同步帶固定桿(363)上，另一端繞過滑輪組件(35)上端的惰輪(352)，通過第一張緊惰輪(362)后繞過主動同步帶輪(361)，再繞過從動同步帶輪(371)，通過第二張緊惰輪(372)以及滑輪組件(35)下端的惰輪(352)，最后固定在帶輪組件(37)的同步帶固定桿(363)上。4.根據權利要求1所述的三自由度并聯機器人，其特征在于，所述平行四邊形連桿機構(4)由左右兩根碳纖維管(41)和上下兩根軸(42)通過球形鉸鏈(43)連接構成;其中一根軸(42)與豎直軌道(3)上的滑輪組件(35)固定連接，另一根軸(42)與動平臺(2)固定連接。
【文檔編號】B25J9/00GK205438543SQ201620220574
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月19日
【發(fā)明人】文靜, 匡志鵬, 侯濤, 何永義
【申請人】上海大學