空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构制造技术

一种空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构，由成十字形对称设置的四组混合驱动双曲柄五连杆机构、索塔支架、分别与四组混合驱动双曲柄五连杆机构相连和牵引重物块的柔索构成，混合驱动双曲柄五连杆机构由三相异步电动机、伺服电机、减速器、皮带轮传动机构和双曲柄五连杆机构构成，索塔支架由四根立柱、分别与四根立柱相连的索塔下横梁和索塔上横梁构成，每根立柱之上均设有柔索导向滑轮。利用两种驱动机构组合在一起的混合驱动机构，兼容了传统机构的高效率、高承载力及伺服驱动机构柔性可调的优点，弥补了传统机械缺乏的柔性和伺服机构不能承受大载荷的缺陷。具有传统机构的高效率、高承载力及伺服驱动机构柔性可调的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种柔索并联机构，特别是一种实现空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构。
技术介绍
柔索并联机构是指采用柔索代替传统连杆作为牵引元件的并联机器人，而柔索并 联机器人的关节驱动机构是机器人的重要部件之一。对一个驱动机构来讲，关心的是输出 功率大小和作业适应性程度。对于前者，希望机构输出功率越大越好，而对于后者，希望作 业适应性的程度越高越好。通常，机器人系统中分别有普通常速电动机和伺服电动机两 种电动机单独驱动。普通常速电动机功率高，但作业在线适应性差(即离线设置好它的转 速后，无法在线调整)，而伺服电动机具有很好的在线适应性，但单位价格的输出功率较低 (即相同功率情况下，伺服电动机的价格比普通常速电动机高的多)。近年来，随着柔索并 联机器人在工程领域的应用不断扩大，这也对柔索并联机器人提出了更高的要求，不仅要 求高精度、高效率、大负载地运转，而且要求具有更大的柔性输出，能迅速、方便地改变输出 运动规律。然而，由于受到伺服电动机功率和扭矩的限制，目前还没有直接利用伺服电动机 驱动大跨度、高负载的柔索并联机器人。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构简单，能够完成 大负载运转、高性能运动输出，实现复杂运动规律，实现搬运重物的空间三维平动自由度混 合驱动柔索并联机构。 技术方案本专利技术的空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构，由成十字形对 称设置的四组混合驱动双曲柄五连杆机构、索塔支架、分别与四组混合驱动双曲柄五连杆 机构相连和牵引重物块的柔索构成，混合驱动双曲柄五连杆机构由三相异步电动机、伺服 电机、减速器、皮带轮传动机构和双曲柄五连杆机构构成，其中，三相异步电动机与皮带轮 传动机构相连，伺服电机)经联轴器与减速器相连，皮带轮传动机构与减速器分别与双曲 柄五连杆机构相连；双曲柄五连杆机构由曲柄大圆盘、连接在曲柄大圆盘上的长连杆，曲柄 小圆盘、连接在曲柄小圆盘上的短连杆构成，长连杆与短连杆铰接并与柔索相连；索塔支架 由四根立柱、分别与四根立柱相连的索塔下横梁和索塔上横梁构成。 所述的三相异步电动机为恒速电机；所述索塔支架的四根立柱上均设有柔索导向 滑轮，柔索导向滑轮为两个，成直角排列。 有益效果利用两种驱动机构组合在一起的混合驱动机构，兼容了传统机构的高 效率、高承载力及伺服驱动机构柔性可调的优点，弥补了传统机械缺乏的柔性和伺服机构 不能承受大载荷的缺陷。具有传统机构的高效率、高承载力及伺服驱动机构柔性可调的优 点，将混合驱动双曲柄五连杆机构引入到柔索并联机构，能够完成大负载运转、高性能运动 输出，实现复杂的运动规律，其结构简单、工作空间大、易拆装、可重组、模块化程度高、负载能力强、运动速度快、价格低廉，具有广泛的实用性。 附图说明 图1为本专利技术的混合驱动柔索并联机构主视图； 图2为本专利技术的混合驱动柔索并联机构俯视图； 图3为本专利技术的混合驱动双曲柄五连杆机构主视图； 图4为本专利技术的混合驱动双曲柄五连杆机构俯视图。 图中1-混合驱动双曲柄五连杆机构，2_三相异步电动机，3_小皮带轮，4_大皮 带轮，5-带轮支撑架，6-曲柄大圆盘，7-曲柄小圆盘，8-减速器，9-联轴器，10-伺服电机， 11-短连杆，12-滑轮支架，13-柔索导向滑轮，14-带轮轴，15-长连杆，16-索塔下横梁， 17-索塔上横梁，18-索塔支架，19-重物块，20-柔索，21-基座。具体实施例方式下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的描述 本专利技术实现空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构，由四组结构相同的混合 驱动双曲柄五连杆机构1、索塔支架18和牵引重物块19的四根柔索20组合构成。四组混 合驱动双曲柄五连杆机构1成十字形对称设置，索塔支架18设在四组混合驱动双曲柄五连 杆机构的内侧，它由四根立柱、分别与四根立柱相连的索塔下横梁16和索塔上横梁17构 成，呈平行四边形，每根立柱之上均设有柔索导向滑轮13，柔索导向滑轮13为两个，成直角 排列，通过滑轮支架12固定在立柱。混合驱动双曲柄五连杆机构1分别由恒速的三相异步 电动机2和伺服电机10作为驱动器，混合驱动双曲柄五连杆机构1由三相异步电动机2、伺 服电机10、减速器8、皮带轮传动机构和双曲柄五连杆机构构成，三相异步电动机2与皮带 轮传动机构相连，伺服电机10经联轴器9与减速器8相连，皮带轮传动机构与减速器8分 别与双曲柄五连杆机构相连；皮带轮传动机构由小皮带轮3、大皮带轮4、带轮支撑架5、带 轮轴14构成；双曲柄五连杆机构由曲柄大圆盘6、连接在曲柄大圆盘6上的长连杆15，曲柄 小圆盘7、连接在曲柄小圆盘7上的短连杆11构成，长连杆15与短连杆11铰接并与柔索 20相连。混合驱动双曲柄五连杆机构1安装在基座21上，基座21底部有四个撑脚，其中部 开有适于混合驱动双曲柄五连杆机构1的连杆下行运动时穿过的方形通孔。 工作原理恒速的三相异步电动机2和伺服电机10同时作为混合驱动双曲柄五连 杆机构1的动力源，伺服电机10经联轴器9与减速器8相连，在通过曲柄小圆盘7与短连 杆11连接，进而调节混合驱动双曲柄五连杆机构1的输出运动；恒速的三相异步电动机2 与皮带轮传动机构相连，在通过曲柄大圆盘6与长连杆15连接，进而为混合驱动双曲柄五 连杆机构1提供主要动力；恒速三相异步电动机2和伺服电机10两种类型的输入运动通过 短连杆11与长连杆15铰接合成，使混合驱动双曲柄五连杆机构1在保证输出运动的同时， 混合驱动双曲柄五连杆机构1的动力分配特性也得到改善。四组结构相同的混合驱动双曲 柄五连杆机构1产生回转运动，通过四根柔索20在由索塔下横梁16、索塔上横梁17、索塔 支架18、滑轮支架12和柔索导向滑轮13构成的柔索并联机构上，带动重物块19实现空间 三维平动自由度的运动。整个混合驱动柔索并联机构具有空间三维平动自由度，通过四组 混合驱动双曲柄五连杆机构1带动柔索20牵引重物块19运动。权利要求一种空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构，其特征在于它由四组结构相同的混合驱动双曲柄五连杆机构(1)和由呈平行四边形的索塔支架(18)和牵引重物块(19)的四根柔索(20)组合的并联机构构成；四组混合驱动双曲柄五连杆机构(1)成十字形对称设置，索塔支架(18)设在四组混合驱动双曲柄五连杆机构(1)的内侧；所述的混合驱动双曲柄五连杆机构由三相异步电动机(2)、伺服电机(10)、减速器(8)、皮带轮传动机构和双曲柄五连杆机构成，其中，三相异步电动机(2)与皮带轮传动机构相连，伺服电机(10)经联轴器(9)与减速器(8)相连，皮带轮传动机构与减速器(8)分别与双曲柄五连杆机构相连；双曲柄五连杆机构由曲柄大圆盘(6)、连接在曲柄大圆盘(6)上的长连杆(15)，曲柄小圆盘(7)、连接在曲柄小圆盘(7)上的短连杆(11)构成，长连杆(15)与短连杆(11)铰接并与柔索(20)相连；索塔支架(18)由四根立柱、分别与四根立柱相连的索塔下横梁(16)和索塔上横梁(17)构成。2. 根据权利要求1所述的空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构，其特征在于 所述的三相异步电动机为恒速电机。3. 根据权利要求1所述的空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间三维平动自由度混合驱动柔索并联机构，其特征在于：它由四组结构相同的混合驱动双曲柄五连杆机构（１）和由呈平行四边形的索塔支架（１８）和牵引重物块（１９）的四根柔索（２０）组合的并联机构构成；四组混合驱动双曲柄五连杆机构（１）成十字形对称设置，索塔支架（１８）设在四组混合驱动双曲柄五连杆机构（１）的内侧；所述的混合驱动双曲柄五连杆机构由三相异步电动机（２）、伺服电机（１０）、减速器（８）、皮带轮传动机构和双曲柄五连杆机构成，其中，三相异步电动机（２）与皮带轮传动机构相连，伺服电机（１０）经联轴器（９）与减速器（８）相连，皮带轮传动机构与减速器（８）分别与双曲柄五连杆机构相连；双曲柄五连杆机构由曲柄大圆盘（６）、连接在曲柄大圆盘（６）上的长连杆（１５），曲柄小圆盘（７）、连接在曲柄小圆盘（７）上的短连杆（１１）构成，长连杆（１５）与短连杆（１１）铰接并与柔索（２０）相连；索塔支架（１８）由四根立柱、分别与四根立柱相连的索塔下横梁（１６）和索塔上横梁（１７）构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：訾斌，朱真才，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：32[]