一种可实现整周回转的四自由度机器人机构制造技术

本发明专利技术公开了一种可实现整周回转的四自由度机器人机构，包括固定架、动平台、转动连接在固定架上的旋转台、布置在所述旋转台与动平台之间的第一、第二和第三支链；所述三条支链均包括近架杆、两个平行且等长的远架杆，所述第三支链还包括转换叉，所述转换叉与固定架固接，所述近架杆的一端与旋转台或转换叉连接，另一端与远架杆球铰接，所述远架杆与动平台球铰接，所述动平台包括可以相互转动的主平台和副平台。该机构可实现整周回转，具有工作空间机架体积比大的优点。

A four degree of freedom robot mechanism for full cycle turning

The invention discloses a can realize four degrees of freedom robot rotation, comprises a fixed frame, a moving platform, is rotatably connected on the fixed frame of the rotary table and arranged on the rotating platform and moving platform between the first and the second and Third branches; the three branches are including near frame rod, the two parallel and equal distance rods of the third branched chain also includes the conversion of fork, the fork conversion is fixedly connected with the fixed frame, wherein one end of the rotary table and near frame rod or fork is connected with the other end of the conversion, far rod ball joint, the far frame rod and the movable flat billiards. The moving platform includes the main platform and the auxiliary platform for mutual rotation. The utility model has the advantages of full working space and large rack volume ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种可实现整周回转的四自由度机器人机构
本专利技术涉及一种机器人机构，特别是一种可实现整周回转的四自由度机器人机构。
技术介绍
在电子、食品、医药、轻工等行业的自动化包装、封装和物流生产线中，需要借助机械手从某一位置抓取某一物体，然后在平面内作大范围的快速移动，并按照给定的角度和高度将被抓取的该物体放置到另一位置。美国专利US4392776(或EP0065859、JP57194888、ES8307152、EP0065859、IE820902L、IE52774)、US5000653(或WO8700789、EP0232292、ES2001359、DE35287769)、US2005087034(或EP1525957、JP2005125489、DE10349452)、US6212968(或DE19934973)、欧洲专利EP0169473(或JP61109681)、日本专利JP2003275977、JP2003275978、JP2003275987、保加利亚专利BG5129以及中国专利CN1779936等，均涉及了一种三自由度或四自由度SCARA(SelectiveComplianceAssembleRobotArm)型机器人。该类机器人的主动臂一端通过转动副与机座连接，主动臂另一端通过回转副与从动臂的一端连接，两转动轴线平行，从而使主动臂与从动臂构成两自由度平面关节串联机器人机构；从动臂的另一端设置有末端执行器，末端执行器相对于从动臂具有一个回转自由度和一个移动自由度，回转自由度的轴线与主动臂及从动臂的回转轴线平行，移动自由度的方向垂直于主动臂及从动臂的运动平面。各驱动装置可直接设置于两相对运动构件的关节上，也可固定在基座上，然后通过传动装置驱动各关节。此类机器人可实现在运动平面内的整周回转，因此具有较大的运动空间，但是，由于采用开环结构，所以主动臂和从动臂的惯性较大，其刚度和精度较低。专利WO02/22320公开了一种采用并联构型的具有三维平动的机器人，该机构由固定架、动平台以及连接固定架和动平台的A、B、C三条支链组成。支链A和B的主动臂通过同轴的两个可转动的驱动装置安装在固定架上，为动平台提供水平面内的驱动；支链C的驱动装置固定在支链A或支链B的主动臂上，为支链C的主动提供转动驱动，进而为动平台提供垂直方向的驱动；三条支链的主动臂和从动臂通过球铰链连接；三条支链的从动臂也均通过球铰链与动平台相连，而且与动平台相连的球铰链分布在同一直线上。此种布局，不仅使动平台设计困难，而且动平台需要较大尺寸，另外，由于支链C的驱动装置固定在支链A和B其中的一个主动臂上，会导致支链A和B受力和运动部件的惯性的不对称，支链C不总是在支链A和B的中间位置，会导致刚度、精度和加速度的不对称。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可实现整周回转的高速并联机器人机构。实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种可实现整周回转的四自由度机器人机构，包括固定架、旋转台、旋转台驱动装置、动平台以及连接旋转台与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链，其中，所述旋转台驱动装置与固定架固接，旋转台与固定架转动连接，且与旋转台驱动装置的驱动端固接；所述第一支链和第二支链结构完全相同，且分布在第三支链的两侧；所述第一支链包括第一驱动装置、第一近架杆、第一上连接轴、两个平行且等长的第一远架杆和第一下连接轴；第一驱动装置与旋转台固接，第一近架杆的一端与旋转台转动连接，且与第一驱动装置的驱动端固接，第一近架杆的另一端与第一上连接轴固接；第一远架杆一端与第一上连接轴球铰接，另一端与固接在动平台上的第一下连接轴球铰接；所述第二支链包括第二驱动装置、第二近架杆、第二上连接轴、两个平行且等长的第二远架杆和第二下连接轴；第二驱动装置与旋转台固接，第二近架杆的一端与旋转台转动连接，且与第二驱动装置的驱动端固接，第二近架杆的另一端与第二上连接轴固接；第二远架杆一端与第二上连接轴球铰接，另一端与固接在动平台上的第二下连接轴球铰接；所述第三支链包括第三驱动装置、转换叉、第三近架杆、第三上连接轴、两个平行且等长的第三远架杆、第三支撑杆和第三下连接轴；转换叉与旋转台固接，第三驱动装置与转换叉固接，第三近架杆的一端与转换叉转动连接，且与第三驱动装置的驱动端固接，第三近架杆的另一端与第三上连接轴固接；第三远架杆一端与第三上连接轴球铰接，另一端与固接在动平台上的第三下连接轴球铰接；两个平行且等长的第三远架杆之间固接有支撑杆；所述动平台包括主平台和副平台，主平台与副平台转动连接。第一支链和第二支链均与主平台连接，第三支链与副平台连接；连接所述第一近架杆和旋转台的转动轴线、连接第二近架杆和旋转台的转动轴线相互平行，且与连接第三近架杆和转换叉的转动轴线相互垂直。所述主平台上固接有内齿轮，副平台上转动连接有小齿轮，内齿轮与小齿轮啮合，两者构成齿轮副，小齿轮固接有末端执行器。所述主平台上固接有圆导轨，副平台上固接有圆滑块，圆滑块与圆导轨构成导轨副。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术的结构可实现整周回转的四自由度平动，可满足复杂抓放操作的要求，具有大的工作空间-机架体积比，整机刚度、精度好，具有较高速度和加速度能力，运动学和动力学性能具有轴对称性。附图说明图1为本专利技术的可实现整周回转的四自由度机器人机构的结构示意图。图2为动平台的结构示意图。图3为主平台的结构示意图。图4为副平台的结构示意图。图中编号所代表的含义为：1、固定架，2、旋转台，3、旋转台驱动装置，4、内齿轮，5、小齿轮，6、主平台，7、副平台，8、末端执行器，9、圆滑块，10、圆导轨，11、第一驱动装置，12、第一近架杆，13、第一上连接轴，14、第一远架杆，15、第一下连接轴，21、第二驱动装置，22、第二近架杆，23、第二上连接轴，24、第二远架杆，25、第二下连接轴，31、第三驱动装置，32、转换叉，33、第三近架杆，34、第三上连接轴，35、第三远架杆，36、支撑杆，37、第三下连接轴。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述：结合附图1-4，本专利技术的一种可实现整周回转的四自由度机器人机构，包括固定架1、旋转台2、旋转台驱动装置3、动平台以及连接旋转台2与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链，所述旋转台驱动装置3与固定架1固接，所述旋转台2与固定架1转动连接，且与所述旋转台驱动装置3的驱动端固接；所述第一支链和第二支链结构完全相同，且分布在第三支链的两侧；所述第一支链包括第一驱动装置11、第一近架杆12、第一上连接轴13、两个平行且等长的第一远架杆14和第一下连接轴15；所述第一驱动装置11与旋转台2固接，所述第一近架杆12的一端与旋转台2转动连接，且与第一驱动装置11的驱动端固接，第一近架杆12的另一端与第一上连接轴13固接；所述第一远架杆14一端与所述第一支链上连接轴13球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第一下连接轴15球铰接；所述第二支链包括第二驱动装置21、第二近架杆22、第二上连接轴23、两个平行且等长的第二远架杆24和第二下连接轴25；所述第二驱动装置21与旋转台2固接，所述第二近架杆22的一端与旋转台2转动连接，且与第二驱动装置21的驱动端固接，第二近架杆22的另一端与第二上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现整周回转的四自由度机器人机构，包括固定架[1]、旋转台[2]、旋转台驱动装置[3]、动平台以及连接旋转台[2]与动平台的第一支链、第二支链和第三支链，其特征在于，所述旋转台驱动装置[3]与固定架[1]固接，所述旋转台[2]与固定架[1]转动连接，且与所述旋转台驱动装置[3]的驱动端固接；所述第一支链和第二支链结构完全相同，二者分布在第三支链的两侧；所述第一支链包括第一驱动装置[11]、第一近架杆[12]、第一上连接轴[13]、两个平行且等长的第一远架杆[14]和第一下连接轴[15]；所述第一驱动装置[11]与旋转台[2]固接，所述第一近架杆[12]的一端与旋转台[2]转动连接，且与第一驱动装置[11]的驱动端固接，第一近架杆[12]的另一端与第一上连接轴[13]固接；所述第一远架杆[14]一端与所述第一支链上连接轴[13]球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第一下连接轴[15]球铰接；所述第二支链包括第二驱动装置[21]、第二近架杆[22]、第二上连接轴[23]、两个平行且等长的第二远架杆[24]和第二下连接轴[25]；所述第二驱动装置[21]与旋转台[2]固接，所述第二近架杆[22]的一端与旋转台[2]转动连接，且与第二驱动装置[21]的驱动端固接，第二近架杆[22]的另一端与第二上连接轴[23]固接；所述第二远架杆[24]一端与所述第二上连接轴[23]球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第二下连接轴[25]球铰接；所述第三支链包括第三驱动装置[31]、转换叉[32]、第三近架杆[33]、第三上连接轴[34]、两个平行且等长的第三远架杆[35]、支撑杆[36]和第三下连接轴[37]；所述转换叉[32]与旋转台[2]固接，所述第三驱动装置[31]与转换叉[32]固接，所述第三近架杆[33]的一端与转换叉[32]转动连接，且与第三驱动装置[31]的驱动端固接，第三近架杆[33]的另一端与第三上连接轴[34]固接；所述第三远架杆[35]一端与所述第三上连接轴[34]球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第三下连接轴[37]球铰接；所述两个平行且等长的第三远架杆[35]之间固接有支撑杆[36]；所述动平台包括主平台[6]和副平台[7]，所述主平台[6]与副平台[7]转动连接，所述第一支链和第二支链均与主平台连接，所述第三支链与副平台[7]连接；连接所述第一近架杆[12]和旋转台[2]的转动轴线、连接所述第二近架杆[22]和旋转台[2]的转动轴线相互平行，且与连接所述第三近架杆[33]和转换叉[32]的转动轴线相互垂直。...

【技术特征摘要】
1.一种可实现整周回转的四自由度机器人机构，包括固定架[1]、旋转台[2]、旋转台驱动装置[3]、动平台以及连接旋转台[2]与动平台的第一支链、第二支链和第三支链，其特征在于，所述旋转台驱动装置[3]与固定架[1]固接，所述旋转台[2]与固定架[1]转动连接，且与所述旋转台驱动装置[3]的驱动端固接；所述第一支链和第二支链结构完全相同，二者分布在第三支链的两侧；所述第一支链包括第一驱动装置[11]、第一近架杆[12]、第一上连接轴[13]、两个平行且等长的第一远架杆[14]和第一下连接轴[15]；所述第一驱动装置[11]与旋转台[2]固接，所述第一近架杆[12]的一端与旋转台[2]转动连接，且与第一驱动装置[11]的驱动端固接，第一近架杆[12]的另一端与第一上连接轴[13]固接；所述第一远架杆[14]一端与所述第一支链上连接轴[13]球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第一下连接轴[15]球铰接；所述第二支链包括第二驱动装置[21]、第二近架杆[22]、第二上连接轴[23]、两个平行且等长的第二远架杆[24]和第二下连接轴[25]；所述第二驱动装置[21]与旋转台[2]固接，所述第二近架杆[22]的一端与旋转台[2]转动连接，且与第二驱动装置[21]的驱动端固接，第二近架杆[22]的另一端与第二上连接轴[23]固接；所述第二远架杆[24]一端与所述第二上连接轴[23]球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第二下连接轴[25]球铰接；所述第三支链包括第三驱动装置[31]、转换叉[3...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪满新，黄田，冯虎田，宋远璞，王禹林，欧屹，韩军，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32