一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，包括框架(1)、靜平臺(2)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、二自由度并聯(lián)機構(gòu)；二自由度并聯(lián)機構(gòu)包括并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)支撐座(5)、第一運動支鏈、第二運動支鏈、動平臺(10)、吸嘴(11)；并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)包括第一運動支鏈驅(qū)動(6)和第二運動支鏈驅(qū)動(8)。第一運動支鏈包括第一主動桿(7)、第一從動桿(15)和第二從動桿(14)；第二運動支鏈包括第二主動桿(9)、第三從動桿(13)和第四從動桿(12)。本實用新型通過三個驅(qū)動電機可以實現(xiàn)四個自由度的運動，制造成本大大減少；由于采用純并聯(lián)機構(gòu)，運動速度快、易于控制、動平臺工作空間大、分布對稱，設(shè)計簡單，易于安裝和維護。
【專利說明】
一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及工業(yè)機器人領(lǐng)域，特別涉及一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在輕工、食品、藥品和電子行業(yè)的自動化生產(chǎn)線中，諸如分揀、包裝、封裝、焊接等作業(yè)很多利用機器人執(zhí)行。而在眾多的機器人中，常采用并聯(lián)機器人實現(xiàn)多方位的快速運動。并聯(lián)機器人與傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人相比，具有以下特點:
[0003]I)運動精度和重復(fù)精度高；
[0004]2)運動速度快，動態(tài)響應(yīng)好；
[0005]3)占地空間較?。?br>[0006]由于上述特點，并聯(lián)機器人得以廣泛應(yīng)用。但同時，傳統(tǒng)機器人驅(qū)動電機數(shù)量和機器人自由度數(shù)量相等。為實現(xiàn)所需要的自由度數(shù)量，要保證足夠的驅(qū)動自由度數(shù)量，就需要足夠的驅(qū)動部件，這大大增加了機器人的制造成本。這也成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型提出一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其驅(qū)動機構(gòu)的自由度(驅(qū)動電機)數(shù)量為三，可實現(xiàn)的運動自由度數(shù)量為四，驅(qū)動機構(gòu)的自由度數(shù)量小于其真實的運動自由度數(shù)量，使得結(jié)構(gòu)簡單，減少了一個自由度及相關(guān)部件，使得制造成本大大減少，并聯(lián)機構(gòu)剛度好，運動速度快。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
[0009]—種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，包括框架、靜平臺、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、二自由度并聯(lián)機構(gòu);所述靜平臺固定在框架上;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)固定在所述靜平臺上;所述二自由度并聯(lián)機構(gòu)包括并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)支撐座、第一運動支鏈、第二運動支鏈、動平臺、吸嘴;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸豎直向下地連接旋轉(zhuǎn)支撐座;所述并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)包括第一運動支鏈驅(qū)動和第二運動支鏈驅(qū)動;所述第一運動支鏈和所述第二運動支鏈位于同一個平面內(nèi)；所述第一運動支鏈一端與所述第一運動支鏈驅(qū)動的輸出軸相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端與所述第二運動支鏈相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副;所述第二運動支鏈的一端與所述第二運動支鏈驅(qū)動的輸出軸、所述第一運動支鏈相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端與動平臺連接，動平臺上安裝有吸嘴，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸與吸嘴的中心軸平行，并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸與吸嘴的中心軸構(gòu)成的平面與第一運動支鏈和第二運動支鏈所處的平面平行。
[0010]進一步地，所述第一運動支鏈包括第一主動桿、第一從動桿組，所述第一主動桿一端與第一運動支鏈驅(qū)動的輸出軸相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端連接第一從動桿組構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。
[0011]進一步地，所述第二運動支鏈包括第二主動桿和第二從動桿組，所述第二主動桿一端與第二運動支鏈驅(qū)動的輸出軸相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端通過旋轉(zhuǎn)軸連接所述第二從動桿組構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。
[0012]進一步地，所述第一從動桿組包括第一從動桿和第二從動桿，所述第二從動桿組包括第三從動桿和第四從動桿;所述第一從動桿一端通過旋轉(zhuǎn)軸連接在旋轉(zhuǎn)支撐座上構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端通過旋轉(zhuǎn)軸連接第二從動桿和第三從動桿構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副;所述第三從動桿一端通過旋轉(zhuǎn)軸連接第二從動桿和第一從動桿構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端通過旋轉(zhuǎn)軸連接第四從動桿構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。
[0013]進一步地，所述第一主動桿與所述第二從動桿、第一從動桿以及旋轉(zhuǎn)支撐座首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)；所述第二主動桿與所述第四從動桿、第三從動桿、第二從動桿首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)。
[0014]進一步地，所述第一從動桿與旋轉(zhuǎn)支撐座相連的旋轉(zhuǎn)軸與第一運動支鏈驅(qū)動的輸出軸所處的平面平行于地面。
[0015]進一步地，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括彎頭減速機和第一驅(qū)動電機，所述彎頭減速機安裝在靜平臺上，所述第一驅(qū)動電機與彎頭減速機連接。
[0016]進一步地，所述旋轉(zhuǎn)支撐座為折彎90度的板塊，包括水平板和豎直板;所述彎頭減速機的輸出軸作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸豎直向下地連接旋轉(zhuǎn)支撐座的水平板。
[0017]進一步地，所述第一運動支鏈驅(qū)動包括第二驅(qū)動電機和第二減速機，所述第二運動支鏈驅(qū)動包括第三驅(qū)動電機和第三減速機。
[0018]本實用新型垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人通過三個驅(qū)動電機可以實現(xiàn)四個自由度的運動，能夠抓取物體，做三個自由度的平移和一個自由度的旋轉(zhuǎn)，由于采用純并聯(lián)機構(gòu)，易于控制、動平臺工作空間大、分布對稱，設(shè)計簡單，易于安裝和維護。這種機構(gòu)的特殊性，使得結(jié)構(gòu)簡單，減少了一個自由度及相關(guān)部件，使得制造成本大大減少，并聯(lián)機構(gòu)的剛度好，運動速度快。
[0019]以下將結(jié)合附圖對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實用新型一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人的另一視角結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實用新型一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人的軸線示意圖；
[0023]圖4是本實用新型一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人的運動示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0025]如圖1至圖3所示，本實用新型垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人包括框架1、靜平臺2、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、二自由度并聯(lián)機構(gòu);框架I為固定位置的平臺，靜平臺2固定在框架I上，也是固定位置的平臺；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括彎頭減速機3和第一驅(qū)動電機4，所述彎頭減速機3安裝在靜平臺2上，驅(qū)動電機4與彎頭減速機3連接，用于驅(qū)動彎頭減速機3;所述二自由度并聯(lián)機構(gòu)包括并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)支撐座5、第一運動支鏈、第二運動支鏈、動平臺10、吸嘴U。所述旋轉(zhuǎn)支撐座5為折彎90度的板塊，包括水平板和豎直板。所述彎頭減速機3的輸出軸作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸Al，該輸出軸Al豎直向下地連接旋轉(zhuǎn)支撐座5的水平板，以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)支撐座5水平360度旋轉(zhuǎn)。
[0026]所述并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)包括第一運動支鏈驅(qū)動6和第二運動支鏈驅(qū)動8，各自的輸出軸水平。所述第一運動支鏈驅(qū)動6包括第二驅(qū)動電機和第二減速機，所述第二運動支鏈驅(qū)動8包括第三驅(qū)動電機和第三減速機。所述第一運動支鏈和第二運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，且互相并聯(lián)，安裝于旋轉(zhuǎn)支撐座5上。所述第一運動支鏈包括第一主動桿7、第一從動桿組，所述第一從動桿組包括第一從動桿15和第二從動桿14。所述第一主動桿7—端與第一運動支鏈驅(qū)動6的輸出軸A2相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，接受第一運動支鏈驅(qū)動6驅(qū)動進行轉(zhuǎn)動；另一端連接第一從動桿組構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。所述第一從動桿15—端通過旋轉(zhuǎn)軸A8連接在旋轉(zhuǎn)支撐座5上構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端通過旋轉(zhuǎn)軸A7連接第二從動桿14和第三從動桿13構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副;所述第二運動支鏈包括第二主動桿9和第二從動桿組，所述第二從動桿組包括第三從動桿13和第四從動桿12。所述第二主動桿9 一端與第二運動支鏈驅(qū)動8的輸出軸A3相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，接受第二運動支鏈驅(qū)動8驅(qū)動進行轉(zhuǎn)動;所述第二主動桿9另一端通過旋轉(zhuǎn)軸A4連接所述第二從動桿組構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。所述第三從動桿13—端通過旋轉(zhuǎn)軸A7連接第二從動桿14和第一從動桿15構(gòu)成旋轉(zhuǎn)畐Ij，另一端通過旋轉(zhuǎn)軸A6連接第四從動桿12構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。本實施例中，第一運動支鏈和第二運動支鏈位于同一個平面內(nèi)。
[0027]所述第一主動桿7與所述第二從動桿14、第一從動桿15以及旋轉(zhuǎn)支撐座5首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)。所述第二主動桿9與所述第四從動桿12、第三從動桿13、第二從動桿14首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)。所述的兩組平行四邊形機構(gòu)是并聯(lián)機構(gòu)。
[0028]動平臺10連接在第二個平行四邊形機構(gòu)末端，動平臺10上安裝有吸嘴11，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸Al與吸嘴11的中心軸A5平行，并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸Al與吸嘴11的中心軸A5構(gòu)成的平面與第一運動支鏈和第二運動支鏈所處的平面平行;旋轉(zhuǎn)軸AS與輸出軸A2所處的平面始終是平行于地面的，這樣就保證了吸嘴中心軸A5始終垂直于地面。
[0029]根據(jù)圖4簡述四自由度運動步驟如下:
[0030]步驟一:將第一運動支鏈和第二運動支鏈所在的平面旋轉(zhuǎn)至與平面NA-NB-NC-ND平行，將物體從抓取點NA經(jīng)過點NB和點NC搬運至點ND;
[0031]步驟二:將第一運動支鏈和第二運動支鏈所在的平面旋轉(zhuǎn)一定角度，這個角度就是物體的抓取點NA和放置點NI的夾角；
[0032]步驟三:將物體從點NE放下置于點NF，再將第一運動支鏈和第二運動支鏈所在的平面旋轉(zhuǎn)至與平面NE-NG-NH-NI平行，再從NF抓取物體提升至點NE ；
[0033]步驟四:機器人物體從點NE經(jīng)過點NG和點NH搬運至放置點NI。
[0034]至此，物體就從抓取點NA搬運至放置在點NI，即實現(xiàn)了四自由度的運動。
[0035]綜上所述，本實用新型垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人通過三個驅(qū)動電機可以實現(xiàn)四個自由度的運動，能夠抓取物體，做三個自由度的平移和一個自由度的旋轉(zhuǎn)，由于采用純并聯(lián)機構(gòu)，易于控制、動平臺工作空間大、分布對稱，設(shè)計簡單，易于安裝和維護。這種機構(gòu)的特殊性，使得結(jié)構(gòu)簡單，減少了一個自由度及相關(guān)部件，使得制造成本大大減少，并聯(lián)機構(gòu)的剛度好，運動速度快。
[0036]以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:包括框架(I)、靜平臺(2)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、二自由度并聯(lián)機構(gòu);所述靜平臺(2)固定在框架(I)上;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)固定在所述靜平臺(2)上;所述二自由度并聯(lián)機構(gòu)包括并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)支撐座(5)、第一運動支鏈、第二運動支鏈、動平臺(10)、吸嘴(11);所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸豎直向下地連接旋轉(zhuǎn)支撐座(5);所述并聯(lián)驅(qū)動機構(gòu)包括第一運動支鏈驅(qū)動(6)和第二運動支鏈驅(qū)動(8);所述第一運動支鏈和所述第二運動支鏈位于同一個平面內(nèi)；所述第一運動支鏈一端與所述第一運動支鏈驅(qū)動(6)的輸出軸相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端與所述第二運動支鏈相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副;所述第二運動支鏈的一端與所述第二運動支鏈驅(qū)動(8)的輸出軸、所述第一運動支鏈相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端與動平臺(10)連接，動平臺(10)上安裝有吸嘴(II)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸與吸嘴的中心軸平行，并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸與吸嘴的中心軸構(gòu)成的平面與第一運動支鏈和第二運動支鏈所處的平面平行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:所述第一運動支鏈包括第一主動桿(7)、第一從動桿組，所述第一主動桿(7)—端與第一運動支鏈驅(qū)動(6)的輸出軸相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端連接第一從動桿組構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:所述第二運動支鏈包括第二主動桿(9)和第二從動桿組，所述第二主動桿一端與第二運動支鏈驅(qū)動(8)的輸出軸相連構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端通過旋轉(zhuǎn)軸連接所述第二從動桿組構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:所述第一從動桿組包括第一從動桿(15)和第二從動桿(14)，所述第二從動桿組包括第三從動桿(13)和第四從動桿(12);所述第一從動桿(15) —端通過旋轉(zhuǎn)軸連接在旋轉(zhuǎn)支撐座(5)上構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端通過旋轉(zhuǎn)軸連接第二從動桿(14)和第三從動桿(13)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副;所述第三從動桿(13)—端通過旋轉(zhuǎn)軸連接第二從動桿(14)和第一從動桿(15)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副，另一端通過旋轉(zhuǎn)軸連接第四從動桿(12)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)副。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:所述第一主動桿與所述第二從動桿、第一從動桿以及旋轉(zhuǎn)支撐座首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機構(gòu);所述第二主動桿與所述第四從動桿、第三從動桿、第二從動桿首尾相連，在同一平面內(nèi)構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:所述第一從動桿與旋轉(zhuǎn)支撐座相連的旋轉(zhuǎn)軸與第一運動支鏈驅(qū)動的輸出軸所處的平面平行于地面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括彎頭減速機(3)和第一驅(qū)動電機(4)，所述彎頭減速機(3)安裝在靜平臺(2)上，所述第一驅(qū)動電機(4)與彎頭減速機(3)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)支撐座(5)為折彎90度的板塊，包括水平板和豎直板;所述彎頭減速機(3)的輸出軸作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸豎直向下地連接旋轉(zhuǎn)支撐座(5)的水平板。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垂直關(guān)節(jié)的偽四自由度并聯(lián)機器人，其特征在于:所述第一運動支鏈驅(qū)動(6)包括第二驅(qū)動電機和第二減速機，所述第二運動支鏈驅(qū)動(8)包括第三驅(qū)動電機和第三減速機。
【文檔編號】B25J9/00GK205600710SQ201521087228
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年12月23日
【發(fā)明人】張明文
【申請人】蘇州哈工海渡工業(yè)機器人有限公司