一种高速并联机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种高速并联机械手，包括固定平台和运动平台，所述固定平台位于运动平台的上方，所述固定平台和运动平台通过三条均布的运动支链相连，三条所述运动支链的结构相异，分别为恰约束主动支链、无约束主动支链和结构冗余主动支链。本发明专利技术构思巧妙，该高速并联机械手额外增加了一个输入，因此在相同系统参数的情况下，具有更高的速度和加速度特性，具有更好的刚度和承载能力特性；增加了一条结构冗余主动支链，该高速并联机械手为结构冗余机构，在显著提高机械手操作性能的前提下，可有效避免由于冗余所带来的运动干涉和内部应力，降低控制难度。降低控制难度。降低控制难度。

【技术实现步骤摘要】
一种高速并联机械手


[0001]本专利技术涉及机器人与机构学
，尤其涉及一种高速并联机械手。

技术介绍

[0002]在电子、轻工、食品以及医药等行业中，在插装、分拣等工序中，需要机械手以很高的速度和加速度完成提取、移动和插入等操作。而传统的工业机器人因采用开环串联结构，即便抓取几克重的物料也需较为粗大的动臂以提供足够的刚性，因此难于实现末端执行器的高速运动。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种高速并联机械手，其可实现平面内的高速和高加速度作业。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术一种高速并联机械手，包括固定平台和运动平台，所述固定平台位于运动平台的上方，所述固定平台和运动平台通过三条均布的运动支链相连，三条所述运动支链的结构相异，分别为恰约束主动支链、无约束主动支链和结构冗余主动支链。
[0006]进一步的，所述固定平台和运动平台均设置为等边三角形，且固定平台和运动平台的边长相等。
[0007]再进一步的，所述恰约束主动支链包括第一平行四边形机构和第二平行四边形机构，所述第一个平行四边形机构与所述固定平台相连，所述第二个平行四边形机构与所述运动平台相连；所述第一平行四边形机构和第二平行四边形机构之间共用一个中间平台；
[0008]所述无约束主动支链包括第五连杆和第六连杆，所述第五连杆的一端和第六连杆的一端通过转动副连接在一起，所述第五连杆的另一端通过转动副与所述固定平台连接，第六连杆的另一端通过转动副连接在运动平台上；
[0009]所述结构冗余主动支链包括第七连杆、第八连杆、第九连杆，所述第七连杆的一端通过转动副与所述固定平台相连，所述第七连杆的另一端通过转动副与所述第八连杆的一端连接，所述第八连杆的另一端通过转动副与所述第九连杆的一端连接，所述第九连杆的另一端通过转动副连接在运动平台上。
[0010]再进一步的，所述第一平行四变形机构通过第一连杆、第二连杆、固定平台和中间平台组成，所述第一连杆、第二连杆平行布置且两端分别通过转动副与所述固定平台、中间平台连接；所述第二平行四边形机构通过第三连杆、第四连杆、中间平台和运动平台组成，所述第三连杆、第四连杆平行布置且两端分别通过转动副与所述中间平台、运动平台连接。
[0011]再进一步的，所述中间平台设置为等腰三角形，包括两个等长的短边和一个长边，所述短边与所述固定平台、运动平台的边长相等，所述长边与所述结构冗余支链的第八连杆的杆长相等；所述第一连杆、第二连杆与中间平台连接的两个转动副间距和所述第三连杆、第四连杆与中间平台连接的两个转动副间距相同。
[0012]再进一步的，所述第一连杆、第五连杆和第七连杆作为输入构件。
[0013]再进一步的，所述第七连杆与第五连杆的初始转角和输入转角相同。
[0014]再进一步的，所述第一连杆、第二连杆、第五连杆和第七连杆的杆长相等；所述第三连杆、第四连杆、第六连杆和第九连杆杆长相等。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0016]本专利技术一种高速并联机械手，包括固定平台和运动平台，固定平台位于运动平台的上方，固定平台和运动平台通过三条均布的运动支链相连，三条运动支链的结构相异，分别为恰约束主动支链、无约束主动支链和结构冗余主动支链。该高速并联机械手所在运动平面内，无约束主动支链和结构冗余主动支链无约束作用于运动平台，恰约束主动支链约束了运动平台在其所在平面内的一维转动，因此，该高速并联机械手末端输出为运动平台在固定姿态下的平面内二维平移运动，其末端输出自由度数目为2。
[0017]根据机构学原理，可将平行四边形机构视为等效移动副，即平行四边形机构为一种单自由度的复合运动副，因此在机构自由度分析时，可等效的认为所述高速并联机械手含可动构件数目为7、含低副数目为9。根据平面机构的自由度计算原理，可得所述高速并联机械手的机构自由度数目为3。
[0018]综上所述，现有技术的平面二自由度并联机械手的机构自由度数目为2，本专利技术中的高速并联机械手末端输出的自由度数目虽然也为2，但该机构自由度数目为3，且所述高速并联机械手的末端输出为运动平台在固定姿态下的二维平移运动。本专利技术构思巧妙，该高速并联机械手额外增加了一个输入，因此在相同系统参数的情况下，具有更高的速度和加速度特性，具有更好的刚度和承载能力特性；增加了一条结构冗余主动支链，该高速并联机械手为结构冗余机构，在显著提高机械手操作性能的前提下，可有效避免由于冗余所带来的运动干涉和内部应力，降低控制难度。
附图说明
[0019]下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。
[0020]图1为本专利技术高速并联机械手示意图；
[0021]附图标记说明：1、恰约束主动支链；2、无约束主动支链；3、结构冗余主动支链；4、固定平台；5、中间平台；6、运动平台；7、第一平行四边形机构；8、第二平行四边形机构；
[0022]101、第一连杆；102、第二连杆；103、第三连杆；104、第四连杆；
[0023]201、第五连杆；202、第六连杆；
[0024]301、第七连杆；302、第八连杆；303、第九连杆。
具体实施方式
[0025]如图1所示，一种高速并联机械手，包括固定平台4和运动平台6，所述固定平台4位于运动平台6的上方，所述固定平台4和运动平台6通过三条均布的运动支链相连，三条所述运动支链的结构相异，分别为恰约束主动支链1、无约束主动支链2和结构冗余主动支链3。
[0026]具体的，所述固定平台4和运动平台6均设置为等边三角形，且固定平台和运动平台的边长相等；其中，点A1、A2、A3为固定平台4的三个顶点，点B1、B2、B3为运动平台6的三个顶点。
[0027]所述恰约束主动支链1包括第一平行四边形机构7和第二平行四边形机构8，所述第一个平行四边形机构7与所述固定平台4相连，所述第二个平行四边形机构8与所述运动平台6相连；所述第一平行四边形机构7和第二平行四边形机构8之间共用一个中间平台5。
[0028]具体的，所述第一平行四变形机构7通过第一连杆101、第二连杆102、固定平台4和中间平台5组成，所述第一连杆101、第二连杆102平行布置且两端分别通过转动副与所述固定平台4、中间平台5连接；所述第二平行四边形机构8通过第三连杆103、第四连杆104、中间平台5和运动平台6组成，所述第三连杆103、第四连杆104平行布置且两端分别通过转动副与所述中间平台5、运动平台6连接。具体的，第一连杆101与固定平台4铰接于点A1，第二连杆102与固定平台4铰接于点A2；第一连杆101与中间平台5铰接于点B1，第二连杆102与中间平台5铰接于点B2；第三连杆103与中间平台5铰接于点C1，第四连杆104与中间平台5铰接于点B2；第三连杆103与运动平台6铰接于点D1，第四连杆104与运动平台6铰接于点D2。
[0029]所述无约束主动支链2包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速并联机械手，其特征在于：包括固定平台和运动平台，所述固定平台位于运动平台的上方，所述固定平台和运动平台通过三条均布的运动支链相连，三条所述运动支链的结构相异，分别为恰约束主动支链、无约束主动支链和结构冗余主动支链。2.根据权利要求1所述的高速并联机械手，其特征在于：所述固定平台和运动平台均设置为等边三角形，且固定平台和运动平台的边长相等。3.根据权利要求1所述的高速并联机械手，其特征在于：所述恰约束主动支链包括第一平行四边形机构和第二平行四边形机构，所述第一个平行四边形机构与所述固定平台相连，所述第二个平行四边形机构与所述运动平台相连；所述第一平行四边形机构和第二平行四边形机构之间共用一个中间平台；所述无约束主动支链包括第五连杆和第六连杆，所述第五连杆的一端和第六连杆的一端通过转动副连接在一起，所述第五连杆的另一端通过转动副与所述固定平台连接，第六连杆的另一端通过转动副连接在运动平台上；所述结构冗余主动支链包括第七连杆、第八连杆、第九连杆，所述第七连杆的一端通过转动副与所述固定平台相连，所述第七连杆的另一端通过转动副与所述第八连杆的一端连接，所述第八连杆的另一端通过转动副与所述第九连杆的一端连接，所述第九连杆的另一端通过转动副...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冰，
申请(专利权)人：北华航天工业学院，
类型：发明
国别省市：