一种二自由度并联差动运动平台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种二自由度并联差动运动平台。包括下平台、上平台和连接结构，所述连接结构包括第一平面支承机构、第二平面支承机构和驱动机构，第一平面支承机构与第二平面支承机构设置在下平台上，第一平面支承机构与第二平面支承机构均各自连接一个驱动机构，驱动机构还与上平台连接，驱动机构为能够带动上平台相对于下平台在平面内移动的结构。本实用新型专利技术通过差动式驱动机构，实现了上平台的移动和摆动独立控制，特别是可实现上平台绕任一点做扇形摆动，最大限度地提供了上平台调姿的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种二自由度并联差动运动平台
本技术涉及一种工业机器人
，具体涉及一种二自由度并联差动运动平台。
技术介绍
生产制造领域中，自动化装配平台是自动化装配生产线常见的自动化装置，可以代替人工完成重复性动作，从而保证生产效率和生产质量。现有的二自由度运动平台多是基于串联机构，传统的串联结构是多个运动副依次串联而成的一个开链式机构，这种机构本身存在着承载能力弱、刚度低、误差大、运动质量大及精度低等缺点。与串联机构相对的是并联机构，并联机构具有承载能力强、刚度高、误差小、运动质量小及精度高等优点。目前常见的二自由度并联机器人，其连接两个平台的连接结构多为通过连杆连接，可完成平面工作空间内任一点定位，但由于操作末端是一个点，如果该点固接一个动平台，那么运动过程中动平台的姿态将会发生变化，所以现有的并联机器人并不能保证操作末端作纯平移运动。而且由于它由许多连杆和关节组成，连杆的刚性差、整体结构复杂、成本高。
技术实现思路
专利技术目的：本技术提供给一种二自由度并联差动运动平台，通过两个独立的驱动单元，实现移动和摆动的独立控制，其目的是解决以往所存在的问题。技术方案：一种二自由度并联差动运动平台，包括下平台、上平台和连接结构，所述连接结构包括第一平面支承机构、第二平面支承机构和驱动机构，第一平面支承机构与第二平面支承机构设置在下平台上，第一平面支承机构与第二平面支承机构均各自连接一个驱动机构，驱动机构还与上平台连接，驱动机构为能够带动上平台相对于下平台在平面内移动的结构。r>第一平面支承机构包括第一下支承座和第一万向轴承，第一下支承座与下平台连接，第一下支承座上设置有第一万向轴承，第一万向轴承与上平台接触。第一平面支承机构限制上平台相对于下平台仅能做平面运动。第一平面支承机构还设置有第一上支承座，第一上支承座为U字形结构，第一上支承座的上开口端与上平台固定连接；第一下支承座穿过第一上支承座，第一上支承座能相对于第一下支承座移动。也就是说第一上支承座开口向上并且从底部绕过（或者叫兜住）第一下支承座后与上平台固定连接。第一上支承座与第一下支承座之间存在空隙。第二平面支承机构包括第二下支承座、第二万向轴承和铰接轴，第二下支承座与下平台连接，第二下支承座上设置有第二万向轴承，第二万向轴承与上平台接触，铰接轴设置在第二下支承座上平面。第二平面支承机构与第一平面支承机构一起限制上平台相对于下平台仅能做平面运动。上平台上与铰接轴相对应的位置设置有滑槽，铰接轴伸入滑槽内且铰接轴能通过轴承在滑槽内运动。第二平面支承机构还设置有第二上支承座，第二上支承座为U字形结构，第二上支承座的上开口端与上平台固定连接；第二下支承座穿过第二上支承座，第二上支承座为能相对于第二下支承座移动的结构。也就是说第二上支承座开口向上，并从底部绕过（或者叫兜住）第二下支承座且与上平台固定连接。第二上支承座第二上支承座第二上支承座第二上支承座与第二下支承座之间存在空隙。第一平面支承机构上设置有直线导线机构，直线导向机构包括轴承和导向轴，轴承套在导向轴上，导向轴垂直固定在第一下支承座上，上平台上与导向轴相对应的位置设置有滑槽，导向轴伸入滑槽内且导向轴能通过轴承在滑槽内运动。直线导向机构限制了导向轴仅能通过轴承在上平台上的滑槽做线性运动。驱动机构包括丝杆、螺母、连接件、减速机、伺服电机和连接片，伺服电机固定在上平台上，伺服电机连接减速机，减速机通过连接件连接丝杆，使得伺服电机通过减速机和连接件能够驱使丝杆旋转，螺母与连接片固定连接（螺母不转）。驱动机构分为第一驱动机构和第二驱动机构；与第一平面支承机构连接的驱动机构为第一驱动机构，第一驱动机构通过连接片与导向轴铰接，孔套在导向轴上，就是连接片上设置一个孔，孔套在导向轴上，使得连接片能以导向轴为轴转动，与第二平面支承机构连接的驱动机构为第二驱动机构，第二驱动机构通过连接片与铰接轴铰接，同理，在第二驱动机构的连接片上设置一个孔，孔套在铰接轴上，使得连接片能以铰接轴为轴转动。丝杆的外螺纹与螺母的内螺纹相匹配。由于螺母与连接片固定连接，所以丝杆旋转时能够带动螺母在其轴向方向移动；或者在螺母的轴向位置上设置有限位卡销，确保丝杆旋转时螺母在其轴向上移动。所述连接件可为齿轮带动齿轮转动的结构，伺服电机与第一齿轮通过减速机连接，伺服电机通过第一齿轮能够带动第二齿轮转动，第二齿轮与丝杆一体连接，进而驱使丝杆旋转，螺母能够随着丝杆旋转带动连接片沿着螺母的轴向运动，第一齿轮与第二齿轮相互啮合。所述连接件还可以为涡轮和蜗杆的转动结构，涡轮与蜗杆采用现有产品，伺服电机与涡轮通过减速机连接，伺服电机通过涡轮能够带动蜗杆转动，进而驱使丝杆旋转，螺母能够随着丝杆旋转带动连接片沿着螺母的轴向运动，涡轮与蜗杆相互啮合。所述驱动机构还可以不设置连接件，即伺服电机通过减速机直接连接丝杆，伺服电机工作带动丝杆旋转，螺母能够随着丝杆旋转带动连接片沿着螺母的轴向运动。驱动机构上均设置有旋转编码器（可以采用大连三斯电子有限公司，GM58S10K6MA12WN）。伺服电机驱动第一齿轮转动进而带动与旋转编码器连接的第二齿轮转动。精确反馈上平台的位置姿态。连接片的运动轨道上均设置至少一个限位开关。能够精确控制上平台运动量程与范围。提供上平台的极限位置反馈。第一下支承座与下平台之间设置有力传感器，第二下支承座与下平台之间设置有力传感器（蚌埠大洋传感系统工程有限公司，DYLF-102）。力传感器至少设置为两个。提供上平台的偏载情况及碰撞反馈。优点效果：本技术为扁平化设计，在满足移动和摆动功能的情况下，结构进行了优化，整体结构简单、易于维护，并提高了二自由度并联差动运动平台的结构强度和刚度。本技术通过差动式驱动机构，实现了上平台的移动和摆动独立控制，特别是可实现上平台绕任一点做扇形摆动，最大限度地提供了上平台调姿的灵活性。另外，本技术还可通过力传感器的反馈，提供了偏载和碰撞情况下的反馈和保护。附图说明图1为一种二自由度并联差动运动平台设计总体示意图；图2为第一支承机构平面示意图；图3为第二支承机构平面示意图；图4为运动平台在第一平面支承机构侧的剖视图；图5为驱动机构示意图；图6为直线导向机构示意图；图7为第一支承机构与第一驱动结构的连接关系示意图；图8为第二支承机构与第二驱动结构的连接关系示意图；图9为平台静止时示意图；图10为平台扇形运动方式示意图；图11为平台平移运动方式示意图；图12为平台绕任一点扇形运动示意图；1、下平台，2、上平台，3、第一平面支承机构，4、第二平面支承机构，5、驱动机构，5-1、第一驱动机构，5-2、第二驱动机构，6、第一下支承座，7、第一万向轴承，8、第一上支承座，9、第二下支承座，10、第二万向轴承，11、第二上支承座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二自由度并联差动运动平台，包括下平台（1）、上平台（2）和连接结构，其特征在于：所述连接结构包括第一平面支承机构（3）、第二平面支承机构（4）和驱动机构（5），第一平面支承机构（3）与第二平面支承机构（4）设置在下平台（1）上，第一平面支承机构（3）与第二平面支承机构（4）均各自连接一个驱动机构（5），驱动机构（5）还与上平台（2）连接，驱动机构（5）为能够带动上平台（2）相对于下平台（1）在平面内移动的结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种二自由度并联差动运动平台，包括下平台（1）、上平台（2）和连接结构，其特征在于：所述连接结构包括第一平面支承机构（3）、第二平面支承机构（4）和驱动机构（5），第一平面支承机构（3）与第二平面支承机构（4）设置在下平台（1）上，第一平面支承机构（3）与第二平面支承机构（4）均各自连接一个驱动机构（5），驱动机构（5）还与上平台（2）连接，驱动机构（5）为能够带动上平台（2）相对于下平台（1）在平面内移动的结构。


2.根据权利要求1所述的二自由度并联差动运动平台，其特征在于：第一平面支承机构（3）包括第一下支承座（6）和第一万向轴承（7），第一下支承座（6）与下平台（1）连接，第一下支承座（6）上设置有第一万向轴承（7），第一万向轴承（7）与上平台（2）接触。


3.根据权利要求2所述的二自由度并联差动运动平台，其特征在于：第一平面支承机构（3）还设置有第一上支承座（8），第一上支承座（8）为U字形结构，第一上支承座（8）的上开口端与上平台（2）固定连接；第一下支承座（6）穿过第一上支承座（8），第一上支承座（8）能相对于第一下支承座（6）移动。


4.根据权利要求2所述的二自由度并联差动运动平台，其特征在于：第二平面支承机构（4）包括第二下支承座（9）、第二万向轴承（10）和铰接轴（12），第二下支承座（9）与下平台（1）连接，第二下支承座（9）上设置有第二万向轴承（10），第二万向轴承（10）与上平台（2）接触，铰接轴（12）设置在第二下支承座（9）上平面。


5.根据权利要求4所述的二自由度并联差动运动平台，其特征在于：第二平面支承机构（4）还设置有第二上支承座（11），第二上支承座（11）为U字形结构，第二上支承座（11）的上开口端与上平台（2）固定连接；第二下支承座（9）穿过第二上支承座（11），第二上支承座（11）为能相对于第二下支承座（9）移动的结构。


6.根据权利要求1-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈茂华，李帅，
申请(专利权)人：沈阳智远弘业机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21