一種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率的delta并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)臂的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率的delta并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)臂，包括機(jī)器人的主動(dòng)桿，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿，兩根絲線和動(dòng)平臺(tái)；其中，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿平行設(shè)置，一端與主動(dòng)桿連接，另一端固定在動(dòng)平臺(tái)上，并且兩個(gè)平行的內(nèi)從動(dòng)桿之間交叉設(shè)有兩根絲線。本實(shí)用新型的這種結(jié)構(gòu)能夠在幾乎不增加機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)慣性的前提下，大大提高機(jī)構(gòu)剛度和一階固有頻率，并提高了動(dòng)平臺(tái)的精度，動(dòng)態(tài)性能大幅提高。從而有效改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
【專利說明】
-種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率的de I ta并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)臂
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種并聯(lián)機(jī)器人主從動(dòng)臂平行四邊形 結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有delta并聯(lián)機(jī)器人3個(gè)從動(dòng)臂均采用平行四邊形結(jié)構(gòu)W保持動(dòng)平臺(tái)的平動(dòng)。運(yùn) 種機(jī)器人機(jī)構(gòu)雖然具有高速、低成本、重量輕、運(yùn)動(dòng)部件慣量小、誤差不累計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，受到了 許多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)的高度重視。
[0003] 但是，現(xiàn)有的delta并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)臂一般是采用細(xì)長(zhǎng)中空桿平行四邊形結(jié)構(gòu)，在 高速運(yùn)動(dòng)時(shí)候，它實(shí)用于彈性動(dòng)力學(xué)分析，不再是假定不變形的剛體了。高速的從動(dòng)臂就會(huì) 出現(xiàn)剛度不足，固有頻率下降現(xiàn)象，表現(xiàn)為從動(dòng)臂的震顫，從而導(dǎo)致動(dòng)平臺(tái)動(dòng)作的精度下 降。本實(shí)用新型提供一種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率delta并聯(lián)機(jī)器人的從動(dòng)臂。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] W往的并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)桿結(jié)構(gòu)的剛度加強(qiáng)方法是在桿的兩端加一個(gè)或兩個(gè)彈黃， 在中低速的時(shí)候滿足需要可W滿足剛度的需要，但是隨著機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度日漸提高，從 動(dòng)桿分析就要進(jìn)入彈性動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域了，運(yùn)種結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能無法滿足高速運(yùn)動(dòng)的需要了。
[0005] 高速的從動(dòng)臂就會(huì)出現(xiàn)剛度不足，固有頻率下降現(xiàn)象，表現(xiàn)為從動(dòng)臂的震顫，從而 導(dǎo)致動(dòng)平臺(tái)動(dòng)作的精度下降。本實(shí)用新型提供一種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率delta并聯(lián)機(jī) 器人的從動(dòng)臂。我們考慮改變從動(dòng)桿的直徑尺寸和材料及結(jié)構(gòu)來提高它的剛度。
[0006] -種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率的delta并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)臂，包括機(jī)器人的主動(dòng)桿 1，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿3,兩根絲線4和動(dòng)平臺(tái)7;其中，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿3平行設(shè)置，一端與主動(dòng)桿1連 接，另一端固定在動(dòng)平臺(tái)7上，并且兩個(gè)平行的內(nèi)從動(dòng)桿3之間交叉設(shè)有兩根絲線。
[0007] 優(yōu)選地，所述絲線4優(yōu)選為鋼絲。
[000引優(yōu)選地，所述主動(dòng)桿1內(nèi)鑲嵌有球頭螺栓6,并且和內(nèi)從動(dòng)桿3上設(shè)的球頭座2連接。
[0009] 優(yōu)選地，所述球頭座2上還設(shè)置固定銷5,所述鋼絲4固定在固定銷5上。
[0010] 優(yōu)選地，所述主動(dòng)桿1和動(dòng)平臺(tái)7之間的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的。
[0011] 優(yōu)選地，所述主動(dòng)桿1進(jìn)一步通過電機(jī)傳遞動(dòng)力，并且內(nèi)從動(dòng)桿3帶動(dòng)下面的動(dòng)平 臺(tái)7執(zhí)行工作任務(wù)。
[001 ^ 優(yōu)選地，兩個(gè)平行的內(nèi)從動(dòng)桿3之間交叉設(shè)置有直徑為0.2~3. Omm的鋼絲。
[0013] 優(yōu)選地，所述鋼絲的直徑優(yōu)選為1.0mm。因?yàn)檫B桿直徑過小，會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)低價(jià)固有 頻率降低;但連桿直徑太大，由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相應(yīng)增加，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加，固有頻率反而會(huì) 有下降的趨勢(shì)。
[0014] 優(yōu)選地，所述從動(dòng)臂的主體結(jié)構(gòu)選用材料一般選用重量輕、剛度高的材料，進(jìn)一步 優(yōu)選為碳纖維材料，因?yàn)檫\(yùn)已是目前最理想的材料。
[0015] 為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，本實(shí)用新型在兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)臂平行桿之間設(shè)置直徑Imm 的交叉預(yù)緊鋼絲，我們借助有限元分析軟件ANSYS，對(duì)工作空間典型位置下機(jī)構(gòu)的動(dòng)、靜態(tài) 特性進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，從動(dòng)桿在高速運(yùn)動(dòng)顯著增加了的剛度和低價(jià)固有頻率。
[0016] 通過實(shí)驗(yàn)對(duì)從動(dòng)臂低價(jià)固有頻率進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了上述理論方案的正確 性和可行性。
[0017] 本實(shí)用新型的運(yùn)種結(jié)構(gòu)能夠在幾乎不增加機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)慣性的前提下，大 大提高機(jī)構(gòu)剛度和一階固有頻率，并提高了動(dòng)平臺(tái)的精度，動(dòng)態(tài)性能大幅提高。從而有效改 善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型加強(qiáng)剛度和降低固有頻率delta并聯(lián)機(jī)器人的從動(dòng)臂結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0019] 其中，1是機(jī)器人的主動(dòng)桿，2是球頭座，3是內(nèi)從動(dòng)桿，4是絲線，5是固定銷，6是球 頭螺栓，7是動(dòng)平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 如圖1所示，一種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率的delta并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)臂，包括機(jī)器 人的主動(dòng)桿1，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿3,兩根鋼絲4和動(dòng)平臺(tái)7;其中，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿3平行設(shè)置，一端 與主動(dòng)桿1連接，另一端固定在動(dòng)平臺(tái)7上，并且兩個(gè)平行內(nèi)從動(dòng)桿3之間交叉設(shè)有兩根鋼 絲。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 如圖1所示，一種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率的delta并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)臂，包括機(jī)器 人的主動(dòng)桿1，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿3,兩根鋼絲4和動(dòng)平臺(tái)7;其中，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿3平行設(shè)置，一端 與主動(dòng)桿1連接，另一端固定在動(dòng)平臺(tái)7上，并且兩個(gè)平行內(nèi)從動(dòng)桿3之間交叉設(shè)有兩根鋼 絲。
[0025] 由電機(jī)的動(dòng)力傳遞給主動(dòng)桿1，主動(dòng)桿內(nèi)鑲嵌有球頭螺栓6，球頭螺栓6固定在球頭 座2上，內(nèi)從動(dòng)桿3固定在球頭座2上，固定銷5固定在球頭座2上，鋼絲固定在固定銷5上。內(nèi) 從動(dòng)桿3帶動(dòng)下面的動(dòng)平臺(tái)7執(zhí)行工作任務(wù)，并且主動(dòng)桿和動(dòng)平臺(tái)之間的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的。 [00%] 實(shí)施例3
[0027] 本實(shí)用新型在兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)臂平行桿之間設(shè)置直徑為1mm的兩根交叉鋼絲，我們借 助有限元分析軟件ANSYS，對(duì)工作空間典型位置下機(jī)構(gòu)的動(dòng)、靜態(tài)特性進(jìn)行分析。分析結(jié)果 表明，從動(dòng)桿在高速運(yùn)動(dòng)顯著增加了的剛度和低價(jià)固有頻率。
[0028] 在ANSYS界面內(nèi)驗(yàn)證測(cè)量過的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，測(cè)得的典型位姿下機(jī)械手的固有頻率 和阻尼比，如下表：
[0029]
[0030] 上表出示了試驗(yàn)測(cè)得的機(jī)械手模態(tài)參數(shù)及理論計(jì)算的固有頻率值。結(jié)果表明：機(jī) 械手末端處于設(shè)計(jì)空間中屯、點(diǎn)時(shí)，第一階固有頻率為13.583化，阻尼比為0.58070，對(duì)應(yīng)著Z 方向上的振動(dòng);第二階固有頻率為45.456化，阻尼比為10.50070，對(duì)應(yīng)著X方向上振動(dòng);第= 階固有頻率為56.642化，阻尼比為5.71 070，對(duì)應(yīng)著y方向上振動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果顯示:X方向與y 方向上的動(dòng)剛度遠(yuǎn)大于Z方向的動(dòng)剛度，表明機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。
[0031] W上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí) 用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于運(yùn)些說明。凡在 本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種加強(qiáng)剛度和降低固有頻率的delta并聯(lián)機(jī)器人從動(dòng)臂，包括機(jī)器人的主動(dòng)桿 (1)，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿(3)，兩根絲線(4)和動(dòng)平臺(tái)（7);其中，兩個(gè)內(nèi)從動(dòng)桿(3)平行設(shè)置，一端 與主動(dòng)桿（1)連接，另一端固定在動(dòng)平臺(tái)（7)上，并且兩個(gè)平行的內(nèi)從動(dòng)桿(3)之間交叉設(shè)有 兩根絲線(4)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述絲線(4)優(yōu)選為鋼絲。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述主動(dòng)桿（1)內(nèi)鑲嵌有球頭螺栓(6)，并 且和內(nèi)從動(dòng)桿(3)上設(shè)的球頭座(2)連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述球頭座（2)上還設(shè)置固定銷（5)，所述 絲線(4)固定在固定銷(5)上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述主動(dòng)桿（1)和動(dòng)平臺(tái) (7)之間的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述主動(dòng)桿（1)進(jìn)一步通過電機(jī)傳遞動(dòng)力， 并且內(nèi)從動(dòng)桿(3)帶動(dòng)下面的動(dòng)平臺(tái)（7)執(zhí)行工作任務(wù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述兩個(gè)平行的內(nèi)從動(dòng)桿(3)之間交叉設(shè) 置有直徑為0.2~3. Omm的鋼絲。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述鋼絲的直徑優(yōu)選為1.0mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述從動(dòng)臂主體的結(jié)構(gòu)選用重量輕、剛度 尚的材料。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述從動(dòng)臂，其特征在于，所述重量輕、剛度高的材料優(yōu)選為碳纖維 材料。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK205651334SQ201620120966
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年2月15日 公開號(hào)201620120966.3, CN 201620120966, CN 205651334 U, CN 205651334U, CN-U-205651334, CN201620120966, CN201620120966.3, CN205651334 U, CN205651334U
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