水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，多个驱动装置设在定平台上，每个驱动装置包括主动臂和驱动单元。动平台设在定平台下方，动平台包括较主动臂的数量少一个的连接部。转动部可转动地设于动平台的中部，末端执行器与转动部固定相连。搓动部在水平面内可滑动地设于动平台上，搓动部可带动转动部转动。多组第一支链组分别一一对应连接在多个主动臂和多个连接部之间，第二支链组连接在其中一个主动臂和搓动部之间。根据本实用新型专利技术实施例的高速并联机器人，可实现末端执行器转动与移动自由度解耦，易进行运动学分析，从而简化控制、轨迹规划和标定过程，具有控制简单、作业效率高等特点。

【技术实现步骤摘要】
水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人
本技术涉及机器人
，尤其是涉及一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人。
技术介绍
塑料工业、电子产品工业、药品工业和食品工业对我国国民经济有重要贡献。早期用于此类轻型生产流水线货品的包装、分拣、组合和拆解任务的工业机器人由串联机构实现。串联机构由各构件通过运动副依次连接而成，为开环结构，具有大的工作空间和高的灵活度，但其也具有明显的不足：每个运动关节配置一个驱动电机，导致运动部件惯量大，机器人的动力学性能有待提升；各关节误差累积易导致末端精度低；开环结构导致运动链的刚度和承载能力低，易产生弯曲变形。并联机构是一种闭环结构，其动平台通过至少两个独立的运动链与定平台相连接。与串联机构相比，并联机构具有以下优点：驱动装置安装在定平台上，实现了运动部件的轻量化，易实现高速高加速运动；无关节误差的累积，有助于提高机器人的运动精度；动平台采用多条驱动链并联驱动，结构更加紧凑，具有高刚度和高承载能力。基于并联机构的优点，已有一些并联机器人在高速拾取等领域得到了广泛应用。然而，三自由度Delta并联机构只能实现空间内的三维高速平动，无法实现拾取角度的旋转；而能实现三平动一转动的高速并联机器人一般自由度耦合程度大、控制模型非线性化程度高，控制过程较为复杂。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，所述高速并联机器人可完成末端执行器的三个移动自由度和一个转动自由度的运动操作并实现转动与移动自由度的解耦，从而简化控制、轨迹规划和标定过程，降低成本，并提升作业效率。所述高速并联机器人还可实现末端执行器的整周转动，从而使并联机器人更好地满足流水线生产中对散乱来料的大摆角操作需求。根据本技术实施例的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，包括：定平台；多个驱动装置，多个所述驱动装置设在所述定平台上，每个所述驱动装置包括一个主动臂和一个用于驱动所述主动臂枢转的驱动单元，所述驱动单元围绕所述定平台的中心周向间隔开设置；动平台，所述动平台设在所述定平台下方，所述动平台包括多个连接部，其中所述连接部的数量较所述主动臂的数量少一个；转动部，所述转动部可转动地设于所述动平台的中部；末端执行器，所述末端执行器与所述转动部固定相连；搓动部，所述搓动部在水平面内可滑动地设于所述动平台上，所述搓动部可带动所述转动部绕竖直轴转动，其中多个所述连接部和所述搓动部围绕所述动平台的中心周向间隔开设置；多组第一支链组，多组所述第一支链组分别一一对应连接在多个所述主动臂和多个所述连接部之间；第二支链组，所述第二支链组连接在其中一个所述主动臂和所述搓动部之间。根据本技术实施例的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，通过多个驱动单元、多个主动臂和多个第一支链组形成了多条驱动链，多条驱动链可驱动多个连接部，从而实现动平台、末端执行器的平动，使得末端执行器具有三个移动自由度。通过驱动单元、其中一个主动臂和第二支链组形成一条独立的驱动链，此驱动链可驱动搓动部在水平面内相对于动平台滑动，并传动至转动部，从而实现转动部带动末端执行器绕竖直轴转动，使得末端执行器具有一个转动自由度。由此多个连接部和搓动部围绕动平台的中心周向间隔开设置，可以综合实现末端执行器的一个转动自由度和三个移动自由度，且可以实现转动与移动自由度的解耦。从而降低高速并联机器人的非线性化程度，使得其运动控制、轨迹规划和运动学标定等过程更加简单，以提升高速并联机器人的作业效率。在一些实施例中，所述第一支链组包括：第一支链臂和第二支链臂，所述第一支链臂和所述第二支链臂彼此平行；第一连杆，所述第一连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第一支链臂的上端和所述第二支链臂的上端，所述第一连杆与相应的所述主动臂固连；第二连杆，所述第二连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第一支链臂的下端和所述第二支链臂的下端，所述第二连杆与相应的所述连接部固连；第一连接件，所述第一连接件为弹性件且拉伸设置在所述第一支链臂和所述第二支链臂之间，所述第一连接件包括多个且沿所述第一支链臂的长度方向间隔开设置。在一些实施例中，所述第二支链组包括：第三支链臂和第四支链臂，所述第三支链臂和所述第四支链臂彼此平行；第三连杆，所述第三连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第三支链臂的上端和所述第四支链臂的上端，所述第三连杆与相应的所述主动臂固连；第四连杆，所述第四连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第三支链臂的下端和所述第四支链臂的下端，所述第四连杆与所述搓动部固连；第二连接件，所述第二连接件为弹性件且拉伸设置在所述第三支链臂和所述第四支链臂之间，所述第二连接件包括多个且沿所述第三支链臂的长度方向间隔开设置。在一些可选的实施例中，所述第一支链组包括：第五支链臂和第六支链臂，所述第五支链臂和所述第六支链臂彼此平行；第五连杆，所述第五连杆的两端分别通过转动副连接在所述第五支链臂的上端和所述第六支链臂的上端，所述第五连杆与相应的所述主动臂可枢转相连；第六连杆，所述第六连杆的两端分别通过转动副连接在所述第五支链臂的下端和所述第六支链臂的下端，所述第六连杆与相应的所述连接部可枢转相连；所述第五连杆两端的转动副轴线和所述第六连杆两端的转动副轴线均相互平行。在一些可选的实施例中，所述第二支链组包括：第七支链臂和第八支链臂，所述第七支链臂和所述第八支链臂彼此平行；第七连杆，所述第七连杆的两端分别通过转动副连接在所述第七支链臂的上端和所述第八支链臂的上端，所述第七连杆与相应的所述主动臂可枢转相连；第八连杆，所述第八连杆的两端分别通过转动副连接在所述第七支链臂的下端和所述第八支链臂的下端，所述第八连杆与所述搓动部可枢转相连；所述第七连杆两端的转动副轴线和所述第八连杆两端的转动副轴线均相互平行。在一些可选的实施例中，所述第二支链组包括：第九支链臂，所述第九支链臂的上端通过虎克铰与相应的所述主动臂相连，所述第九支链臂的下端通过虎克铰与所述搓动部相连；所述两个虎克铰中的转动副彼此平行。在一些可选的实施例中，所述两个虎克铰中的一个替换为球较。在一些实施例中，所述转动部为齿轮，所述搓动部与所述转动部配合的部分形成为齿条。在一些实施例中，所述动平台与所述搓动部之间设有导向结构。本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，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/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为根据本技术第一实施例的高速并联机器人的立体图；图2为图1的A处局部放大示意图；图3为图1中A处在另一视角下的部分结构示意图；图4为根据本技术第二实施例的高速并联机器人的立体图；图5为根据本技术第三实施例的高速并联机器人的立体图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，包括：/n定平台；/n多个驱动装置，多个所述驱动装置设在所述定平台上，每个所述驱动装置包括一个主动臂和一个用于驱动所述主动臂枢转的驱动单元，多个所述驱动单元围绕所述定平台的中心周向间隔开设置；/n动平台，所述动平台设在所述定平台下方，所述动平台包括多个连接部，其中所述连接部的数量较所述主动臂的数量少一个；/n转动部，所述转动部可转动地设于所述动平台的中部；/n末端执行器，所述末端执行器与所述转动部固定相连；/n搓动部，所述搓动部在水平面内可滑动地设于所述动平台上，所述搓动部可带动所述转动部绕竖直轴转动，其中多个所述连接部和所述搓动部围绕所述动平台的中心周向间隔开设置；/n多组第一支链组，多组所述第一支链组分别一一对应连接在多个所述主动臂和多个所述连接部之间；/n第二支链组，所述第二支链组连接在其中一个所述主动臂和所述搓动部之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，包括：
定平台；
多个驱动装置，多个所述驱动装置设在所述定平台上，每个所述驱动装置包括一个主动臂和一个用于驱动所述主动臂枢转的驱动单元，多个所述驱动单元围绕所述定平台的中心周向间隔开设置；
动平台，所述动平台设在所述定平台下方，所述动平台包括多个连接部，其中所述连接部的数量较所述主动臂的数量少一个；
转动部，所述转动部可转动地设于所述动平台的中部；
末端执行器，所述末端执行器与所述转动部固定相连；
搓动部，所述搓动部在水平面内可滑动地设于所述动平台上，所述搓动部可带动所述转动部绕竖直轴转动，其中多个所述连接部和所述搓动部围绕所述动平台的中心周向间隔开设置；
多组第一支链组，多组所述第一支链组分别一一对应连接在多个所述主动臂和多个所述连接部之间；
第二支链组，所述第二支链组连接在其中一个所述主动臂和所述搓动部之间。


2.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述第一支链组包括：
第一支链臂和第二支链臂，所述第一支链臂和所述第二支链臂彼此平行；
第一连杆，所述第一连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第一支链臂的上端和所述第二支链臂的上端，所述第一连杆与相应的所述主动臂固连；
第二连杆，所述第二连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第一支链臂的下端和所述第二支链臂的下端，所述第二连杆与相应的所述连接部固连；
第一连接件，所述第一连接件为弹性件且拉伸设置在所述第一支链臂和所述第二支链臂之间，所述第一连接件包括多个且沿所述第一支链臂的长度方向间隔开设置。


3.根据权利要求1所述的水平搓动式转动与移动自由度解耦的高速并联机器人，其特征在于，所述第二支链组包括：
第三支链臂和第四支链臂，所述第三支链臂和所述第四支链臂彼此平行；
第三连杆，所述第三连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第三支链臂的上端和所述第四支链臂的上端，所述第三连杆与相应的所述主动臂固连；
第四连杆，所述第四连杆的两端分别通过球窝和球头结构配合连接在所述第三支链臂的下端和所述第四支链臂的下端，所述第四连杆与所述搓动部固连；
第二连接件...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辛军，吕春哲，孟齐志，谢福贵，袁馨，刘魁，宫昭，李鹏，
申请(专利权)人：烟台清科嘉机器人联合研究院有限公司，清华大学，
类型：新型
国别省市：山东;37