具有空间支链结构的两自由度并联机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种具有空间支链结构的两自由度并联机器人，包括：定平台、动平台、两个驱动装置和子支链。每个驱动装置包括主动臂和驱动单元，两个主动臂位于同一参考面内。至少一个主动臂上铰接有末端支架，末端支架通过加强杆与定平台相连。每个子支链包括：两个轴杆和两个链杆，两个轴杆中一个设在主动臂上或末端支架上、另一个设在动平台上，两个链杆与两个轴杆形成平行四边形。一个末端支架上连接有两个子支链，同一末端支架上的两个子支链相对参考面对称，两个子支链在末端支架上的距离大于在动平台上的距离。本发明专利技术机器人的动平台可以实现两个移动自由度，机器人具有整机刚度大、控制精度高和工作空间大等特点。

【技术实现步骤摘要】
具有空间支链结构的两自由度并联机器人
本专利技术涉及并联机器人领域，尤其涉及一种具有空间支链结构的两自由度并联机器人。
技术介绍
随着工业水平的发展，机器人和机床的应用需求不断提高，如塑料工业、电子工业、药品工业和食品工业领域内的轻物质的快速包装、分拣以及搬运等；如个性化小型平面数控操作的切割、打印及雕刻等；如制造领域中金属切削、材料焊接以及表面喷涂等。分析表明，针对以上两维点到点以及任意曲线运动，仅需平面两移动自由度即可实现。传统的平面两自由度机构多采用串联形式实现，存在误差积累、运动部件质量大等问题。与串联机构不同，并联机构是由两个或多个运动学支链构成的闭环结构，具有结构紧凑、刚度高、承载能力大等优点，成为机器人和机床设计的理想选择之一。但相关技术中的并联机构在实现平面两自由度的同时，仍存在一些问题需要解决，如冗余和被动约束支链带来的运动学以及结构复杂性等。现有技术公开的一种并联机器人中，提出利用在主动臂上设置平行的运动构件来提高运动学性能，但是这一技术方案仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种具有空间支链结构的两自由度并联机器人，所述两自由度并联机器人具有结构紧凑、易装配、控制精度高和工作空间大等特点。可实现高速、高加速特性。根据本专利技术实施例的具有空间支链结构的两自由度并联机器人，包括：定平台；两个驱动装置，每个所述驱动装置包括一个主动臂和用于驱动所述主动臂转动的驱动单元，所述驱动单元设置在所述定平台上，两个所述主动臂位于同一参考面内；动平台，所述动平台具有与所述参考面始终垂直的主平面；子支链，每个所述主动臂与所述动平台之间均连接有所述子支链，每个所述子支链包括：两个等长的轴杆和两个等长的链杆，两个所述轴杆平行设置，两个所述轴杆中一个设在所述主动臂上、另一个设在所述动平台上，两个所述链杆的两端分别与两个所述轴杆相连形成平行四边形，每个所述轴杆与每个所述链杆之间为球面铰接；其中，至少一个所述主动臂上铰接有末端支架，所述末端支架通过加强杆与所述定平台相连，所述定平台、所述主动臂、所述末端支架和所述加强杆构成平行四边形；且，当所述主动臂直接与所述子支链相连时，所述主动臂上连接有一个所述子支链；当所述主动臂上设有所述末端支架时，所述子支链连接在所述末端支架上以间接连接所述主动臂，且一个所述末端支架上连接有两个所述子支链，连接在同一所述末端支架上的两个所述子支链相对所述参考面对称；另外，连接在同一所述末端支架上的两个所述子支链中，连接在所述末端支架上的两个所述轴杆形成大于0度小于180度的夹角，连接在所述动平台上的两个所述轴杆形成大于0度小于180度的夹角，且连接在所述末端支架上的两个所述轴杆之间距离大于连接在所述动平台上的两个所述轴杆之间距离；所述驱动装置、所述末端支架以及连接在同一所述末端支架上的两个所述子支链共同构成具有空间支链结构的两自由度并联机器人的一条空间支链。根据本专利技术实施例的具有空间支链结构的两自由度并联机器人，通过在末端支架两侧的布置，即主动臂-加强杆组合杆以及双支链组合杆的相互影响，使并联机器人整机刚度大、控制精度高、易装配性、性能一致性和保持性均非常突出。在一些实施例中，每个所述子支链中，两个所述链杆之间连接有至少一个抗扭杆，所述抗扭杆与所述轴杆等长且平行设置。具体地，每个所述链杆上均设有沿其长度方向延伸的滑孔，所述抗扭杆的转轴穿设在所述滑孔内。在一些实施例中，所述动平台包括中心板和多对耳板，每对所述耳板连接在所述中心板的外周上，每对所述耳板包括间隔开的设有耳孔的两个耳板，每个所述轴杆连接在一对所述耳板的所述耳孔上。在一些实施例中，所述主动臂上设有减重孔。在一些实施例中，所述末端支架包括：支板，所述主动臂铰接在所述支板上；一对上延伸耳，一对所述上延伸耳设在所述支板的一侧，所述加强杆铰接在一对所述上延伸耳之间；两对下延伸耳，两对所述下延伸耳连接在所述支板的另一侧，每对所述下延伸耳上连接一个所述子支链的所述轴杆。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施例一的具有空间支链结构的两自由度并联机器人的结构示意图；图2是本专利技术实施例二的具有空间支链结构的两自由度并联机器人的结构示意图；图3是图2中圈示A区放大图；图4是图2中圈示B区放大图。附图标记：两自由度并联机器人100、定平台1、驱动装置2、主动臂21、减重孔211、驱动单元22、子支链3、轴杆31、上轴杆311、下轴杆312、链杆32、滑孔321、抗扭杆33、动平台4、中心板41、耳板42、耳孔421、末端支架5、支板51、上延伸耳52、下延伸耳53、加强杆6。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面参考图1-图4描述根据本专利技术实施例的具有空间支链结构的两自由度并联机器人100。根据本专利技术实施例的具有空间支链结构的两自由度并联机器人100，如图1和图2所示，包括：定平台1、两个驱动装置2、动平台4和子支链3。其中，两个驱动装置2设在定平台1上，每个驱动装置2包括一个主动臂21和用于驱动主动臂21转动的驱动单元22，驱动单元22设置在定平台1上，两个主动臂21位于同一参考面内。也就是说，两个主动臂21的一端可枢转地连接在定平台1上，两个主动臂21的枢转轴相平行，两个主动臂21构成的平面称为参考面。动平台4具有与参考面始终垂直的主平面。这里提出动平台4具有主平面，主平面是虚拟的面，表示动平台4相对参考面的运动方式受到限制，动平台4仅能沿参考面平动，或者动平台4的转轴只能垂直于参考面。如图1和图2所示，每个主动臂21与动平台4之间均连接有子支链3，子支链3是平行四边形杆组。每个子支链3包括：两个等长的轴杆31和两个等长的链杆32，两个轴杆31平行设置，两个轴杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有空间支链结构的两自由度并联机器人，其特征在于，包括：定平台；两个驱动装置，每个所述驱动装置包括一个主动臂和用于驱动所述主动臂转动的驱动单元，所述驱动单元设置在所述定平台上，两个所述主动臂位于同一参考面内；动平台，所述动平台具有与所述参考面始终垂直的主平面；子支链，每个所述主动臂与所述动平台之间均连接有所述子支链，每个所述子支链包括：两个等长的轴杆和两个等长的链杆，两个所述轴杆平行设置，两个所述轴杆中一个设在所述主动臂上、另一个设在所述动平台上，两个所述链杆的两端分别与两个所述轴杆相连形成平行四边形，每个所述轴杆与每个所述链杆之间为球面铰接；其中，至少一个所述主动臂上铰接有末端支架，所述末端支架通过加强杆与所述定平台相连，所述定平台、所述主动臂、所述末端支架和所述加强杆构成平行四边形；且，当所述主动臂直接与所述子支链相连时，所述主动臂上连接有一个所述子支链；当所述主动臂上设有所述末端支架时，所述子支链连接在所述末端支架上以间接连接所述主动臂，且一个所述末端支架上连接有两个所述子支链，连接在同一所述末端支架上的两个所述子支链相对所述参考面对称；另外，连接在同一所述末端支架上的两个所述子支链中，连接在所述末端支架上的两个所述轴杆形成大于0度小于180度的夹角，连接在所述动平台上的两个所述轴杆形成大于0度小于180度的夹角，且连接在所述末端支架上的两个所述轴杆之间距离大于连接在所述动平台上的两个所述轴杆之间距离；所述驱动装置、所述末端支架以及连接在同一所述末端支架上的两个所述子支链共同构成具有空间支链结构的两自由度并联机器人的一条空间支链。...

【技术特征摘要】
1.一种具有空间支链结构的两自由度并联机器人，其特征在于，包括：定平台；两个驱动装置，每个所述驱动装置包括一个主动臂和用于驱动所述主动臂转动的驱动单元，所述驱动单元设置在所述定平台上，两个所述主动臂位于同一参考面内；动平台，所述动平台具有与所述参考面始终垂直的主平面；子支链，每个所述主动臂与所述动平台之间均连接有所述子支链，每个所述子支链包括：两个等长的轴杆和两个等长的链杆，两个所述轴杆平行设置，两个所述轴杆中一个设在所述主动臂上、另一个设在所述动平台上，两个所述链杆的两端分别与两个所述轴杆相连形成平行四边形，每个所述轴杆与每个所述链杆之间为球面铰接；其中，至少一个所述主动臂上铰接有末端支架，所述末端支架通过加强杆与所述定平台相连，所述定平台、所述主动臂、所述末端支架和所述加强杆构成平行四边形；且，当所述主动臂直接与所述子支链相连时，所述主动臂上连接有一个所述子支链；当所述主动臂上设有所述末端支架时，所述子支链连接在所述末端支架上以间接连接所述主动臂，且一个所述末端支架上连接有两个所述子支链，连接在同一所述末端支架上的两个所述子支链相对所述参考面对称；另外，连接在同一所述末端支架上的两个所述子支链中，连接在所述末端支架上的两个所述轴杆形成大于0度小于180度的夹角，连接在所述动平台上的两个所述轴杆形...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟齐志，刘辛军，谢福贵，汪劲松，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11