并联式三轴线性机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种并联式三轴线性机器人，其包括位于中心轴线外围的三驱动器和运动机构，运动机构包括相对于中心轴线呈旋转对称的三连杆组和其并联组接的端效器，各连杆组由驱动器以直线或旋转方式驱动，使端效器能在三度空间中线性运动；各连杆组包括依序串联的第一连杆至第三连杆，第三连杆枢接端效器，分别枢设于第一连杆、第二连杆、第三连杆及端效器之间的第一旋转接头、第二旋转接头与第三旋转接头相互平行，第一旋转接头至第三旋转接头均与垂直中心轴线的假想平面的夹角为锐角，第一旋转接头与第二旋转接头之间的第一中心距等于第二旋转接头与第三旋转接头之间的第二中心距，使运动机构能缩减其整体高度，增加工作行程，提高运动稳定性。提高运动稳定性。提高运动稳定性。

【技术实现步骤摘要】
并联式三轴线性机器人


[0001]本专利技术涉及一种三轴线性机器人，尤指一种能广泛应用于机器人与其他自动化机械领域等的并联式三轴线性机器人。

技术介绍

[0002]目前已知的并联式三轴直线运动机器人，概如美国US4976582专利公开的“用于在空间中移动和定位元件的装置”(Device for the movement and positioning of an element in space)、美国US6729202专利公开的“笛卡尔并联机器人”(Cartesian parallel manipulators)，以及中国CN105150199A专利公开的“结构可调的三自由度并联机构”。其中：
[0003]美国US4976582专利公开的“用于在空间中移动和定位元件的装置”，一般简称为三角机器人(Delta robot)，该三角机器人主要是将三组分支连杆机构共同组接一端效器，以端效器作为输出端，且每一分支连杆机构分别由一组驱动组件所驱动，每一分支连杆机构是由一组平行四连杆及两个旋转接头所组成，使输出的端效器能进行三轴直线运动(XYZ)。
[0004]前述US4976582专利公开的三角机器人(Delta robot)，其揭示使用三组由平行四连杆与两个旋转接头组成的分支构造共同连接一端效器，基于三维空间运动所需，其三组分支连杆机构的整体长度偏长，在一定的空间中，该三角机器人的整体体积因分支连杆机构的长度长，使其高度方向的工作行程偏短，导致其适用范围狭隘。
[0005]再者，前述现有的三角机器人中，每一分支连杆机构由平行四连杆与两个旋转接头组合，由于每一分支连杆机构的平行四支连杆的整体长度长，其X轴与Y轴方向的刚性较差，且端效器由三组分支连杆机构共同带动，造成端效器运动时晃动状态大，有稳定性不佳的问题。此外，现有三角机器人运动的向量分析的雅可比矩阵，会随其端效器位置的不同而有显著变化，造成其速度及力量传输关系的变动性偏大，运动控制设计较为困难。
[0006]美国US6729202专利公开的“笛卡尔并联机器人”(Cartesian parallel manipulators)，为直角型并联式机器人，其揭示于平行排列的三轴杆上分别装设一组分支连杆机构，并以该三分支连杆机构共同连接一端效器，每一所述分支机构包括依序串联枢接的三连杆，其中第一支连杆能于一轴杆上下移动，每两相邻接的连杆之间分别穿设有枢柱，该三分支连杆机构分别以其位于末端的连杆共同枢接端效器，使该三分支连杆机构能分别被驱动而带动端效器于空间中运动。
[0007]前述直角型并联式机器人虽能产生类似于现有三角机器人的运动功能，但是，该直角型并联式机器人并未对其分支连杆机构提出较佳的机构设计，导致其分支连杆机构的整体长度仍然偏长，仍然存在工作行程短与运动稳定性不足等问题。
[0008]中国CN105150199A专利公开的“结构可调的三自由度并联机构”中，其揭示该结构可调的三自由度并联机构包括定平台、动平台和三个支链，每一个支链包括调节部件、立柱、移动副、转动副、连杆和球面副，调节部件由滑轨、滑块、镶条和螺钉组成，调节部件的滑
轨水平安装在定平台上，滑轨与滑块下部的滑槽配合，立柱垂直安装在滑块上，移动副与立柱连接，移动副的轴线与定平台上平面垂直，移动副与转动副连接，转动副的轴线与定平台的上平面平行,连杆的一端连接于转动副与球面副之间，并以球面副安装至动平台上。
[0009]前述现有的结构可调的三自由度并联机构虽能产生类现有三角机器人的运动功能，但是，该三自由度并联机构并未对其分支连杆机构提出较佳的机构设计，导致其三个支链中，结合转动副与球面副连接于动平台与立柱之间的连杆必须直下倾斜延伸，导致带动动平台的连杆长度偏长，整体高度较大，且自输入驱动端至动平台的距离长，仍然存在工作行程短与运动稳定性不足等问题。
[0010]此外，在现有的并联式机器人中，还有一种如中国CN107139174A公开的“双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置”，该平面并联机构控制装置中揭示具有受控于控制单元的平面并联机构本体，该平面并联机构本体包括动平台、被动运动支链和两个平面五杆机构，每个平面五杆机构包括两个直接驱动旋转电机、两个主动杆和两个从动杆，被动运动支链包括轴承组件和两个被动杆，控制单元电性连接位于动平台上的三轴加速度传感器以及直接驱动旋转电机，其中以两个平面五杆机构作为主动运转支链，通过直接驱动旋转电机进行驱动。
[0011]前述现有的双五杆机构驱动的平面并联机构控制装置中的平面并联机构本体虽能受控驱动其动平台运动，但是，其被动运动支链结合作为主动运动支链的两个平面五杆机构的整体组成，其主动杆与被动杆的枢接轴线皆平行于直接驱动旋转电机的轴线，故仅能提供驱动动平台于水平面方向的平面运动，无法驱动动平台产生三度空间运动功能，其适用的范围有限。而且，该平面并联机构本体必须使用五组连杆式运动支链共同执行，其整体连杆组成构较为复杂。

技术实现思路

[0012]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种并联式三轴线性机器人，解决现有三角机器人、现有直角型并联机器人和现有三自由度并联机构等三者的分支连杆机构长度长，而致其工作行程短与运动稳定性不足等问题，同时解决现有以及现有双五杆机构驱动的平面并联机构无法提供驱动动平台产生三度空间运动功能等。
[0013]本专利技术所提出的技术解决方案是：提供一种并联式三轴线性机器人，其定义有一工作区间以及通过该工作区间的几何中心的一中心轴线，该并联式三轴线性机器人包括：
[0014]三驱动器，其分布设置于该中心轴线的外围；以及
[0015]一运动机构，其能为该三驱动器共同驱动，该运动机构包括一端效器以及三连杆组，该端效器的几何中心位于该工作区间中，该三连杆组相对于该中心轴线呈旋转对称且并联组接该端效器，每一所述连杆组能分别为其对应位置的一所述驱动器所驱动，使该端效器能被驱动于三度空间中线性运动，其中：
[0016]每一所述连杆组包括依序串联的一第一连杆、一第二连杆以及一第三连杆，该第一连杆的一端连接于对应位置的所述驱动器，该第一连杆的另一端结合一第一旋转接头枢接该第二连杆的一端，该第二连杆的另一端结合一第二旋转接头枢接该第三连杆的一端，该第三连杆的另一端结合一第三旋转接头枢接该端效器，该三连杆组分别带动该端效器的几何中心运动所产生的封闭状运动轨迹范围的交集为该工作区间；
[0017]该第一旋转接头与垂直于该中心轴线的一假想平面的夹角为锐角，该第一旋转接头、该第二旋转接头与该第三旋转接头相互平行，且该第一旋转接头与该第二旋转接头之间具有一第一中心距，该第二旋转接头与该第三旋转接头之间具有一第二中心距，该第一中心距等于该第二中心距。
[0018]如上所述的并联式三轴线性机器人中，所述驱动器各包括一主轴、一具有轴杆的伺服马达与一轮系传动组件，该三驱动器的主轴平行于该中心轴线且呈等角度分布设置于该中心轴线的外围，所述轮系传动组件连接于所述伺服马达的轴杆与所述主轴的一端，所述第一连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联式三轴线性机器人，其特征在于，其定义有一工作区间以及通过该工作区间的几何中心的一中心轴线，该并联式三轴线性机器人包括：三驱动器，其分布设置于该中心轴线的外围；以及一运动机构，其能为该三驱动器共同驱动，该运动机构包括一端效器以及三连杆组，该端效器的几何中心位于该工作区间中，该三连杆组相对于该中心轴线呈旋转对称且并联组接该端效器，每一所述连杆组能分别为其对应位置的一所述驱动器所驱动，使该端效器能被驱动于三度空间中线性运动，其中：每一所述连杆组包括依序串联的一第一连杆、一第二连杆以及一第三连杆，该第一连杆的一端连接于对应位置的所述驱动器，该第一连杆的另一端结合一第一旋转接头枢接该第二连杆的一端，该第二连杆的另一端结合一第二旋转接头枢接该第三连杆的一端，该第三连杆的另一端结合一第三旋转接头枢接该端效器，该三连杆组分别带动该端效器的几何中心运动所产生的封闭状运动轨迹范围的交集为该工作区间；该第一旋转接头与垂直于该中心轴线的一假想平面的夹角为锐角，该第一旋转接头、该第二旋转接头与该第三旋转接头相互平行，且该第一旋转接头与该第二旋转接头之间具有一第一中心距，该第二旋转接头与该第三旋转接头之间具有一第二中心距，该第一中心距等于该第二中心距。2.根据权利要求1所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，所述驱动器各包括一主轴、一具有轴杆的伺服马达与一轮系传动组件，该三驱动器的主轴平行于该中心轴线且呈等角度分布设置于该中心轴线的外围，所述轮系传动组件连接于所述伺服马达的轴杆与所述主轴的一端，所述第一连杆具有一螺接套，所述主轴螺接于位置对应的所述第一连杆的螺接套中，每一所述驱动器能分别驱动位置对应的所述第一连杆于所述主轴上直线运动。3.根据权利要求2所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，所述轮系传动组件为一时规皮带轮组。4.根据权利要求3所述的并联式三轴线性机器人，其特征在于，该并联式三轴线性机器人还包括一基座，该基座包括三固定架板，每一所述固定架板分别组设一所述驱动器。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝兆杰，
申请(专利权)人：蓝兆杰，
类型：发明
国别省市：