一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人，属于机器人设计领域，包括定平台、动平台、布置在所述定平台与动平台之间驱动动平台的多个支链；所述定平台上均匀间隔分布多个驱动装置，所述驱动装置与所述支链连接；所述动平台包括移动平台和转动万向平台；所述移动平台包括十字架、中心转轴、第一滑块、第二滑块、第一连杆、第二连杆、U型架；所述转动万向平台包括框架、万向平台、传动组件、末端执行器组件；其通过支链驱动移动平台和转动平台，来解决现有六自由度并联机器人转动操作能力有限的技术问题。力有限的技术问题。力有限的技术问题。

A 6-DOF parallel robot with dexterous operation ability

【技术实现步骤摘要】
一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人


[0001]本专利技术属于机器人设计领域，特别是涉及一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人。

技术介绍

[0002]并联机构通常包含动平台、定平台以及连接动平台与定平台的数条支链，具有刚度高、累积误差小、动态特性好等特点，因此广泛应用于食品医药、现代物流、电子信息等领域的自动化生产线上。在该领域内，最先实现应用的并联机构是Clavel提出的Delta机构。但单纯的Delta机构只具有空间平动的三个自由度，不能实现转动自由度。为此，Pierrot等提出了具有铰接动平台的H4、I4和Par4等类型的四自由度并联机构。其中，Par4型并联机构的铰接动平台为一平行四边形，通过增速机构将平行四边形两对边的相对运动转换为末端执行器的转动。由于Par4的整个动平台是通过转动副铰接而成的，使得Par4能实现高速的拾取操作，因此Par4也实现了产业应用，其商品型号为Adept Quattro机械手。但随着任务的多样化，拾取或装配操作越来越复杂，对机器人的灵巧操作能力提出了挑战。传统的少自由度并联机器人因末端运动自由度不足，如三自由度或四自由度并联机器人，难以满足复杂运动的要求。而一般的6自由度并联机构，如Stewart平台、Hexa并联机构等，虽然自由度满足要求，但转动角度有限，不具有灵巧的操作能力。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人，解决现有六自由度并联机器人转动操作能力有限的技术问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人，包括定平台、动平台、布置在所述定平台与动平台之间驱动动平台的多个支链；所述定平台上均匀间隔分布多个驱动装置，所述驱动装置与所述支链连接；
[0006]所述动平台包括移动平台和转动万向平台；
[0007]所述移动平台包括十字架、中心转轴、第一滑块、第二滑块、第一连杆、第二连杆、U型架；所述十字架由两根相互交叉第一杆体和第二杆体组成；所述第一杆体上对称设有2条滑轨槽，所述滑轨槽分别与第一滑块和第二滑块滑动连接，所述第一滑块和第二滑块分别与支链铰接；所述第二杆体两端分别与支链铰接；所述十字架和U型架中间开有供中心转轴穿过的中心孔；所述中心转轴上设有不共轴线的第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴，所述第二转动轴与所述中心孔转动连接；所述第一连杆一端与所述第一滑块转动连接，另一端与所述第一转动轴连接；所述第二连杆一端与所述第二滑块转动连接，另一端与所述第三转动轴连接；所述U型架固定在所述十字架上；所述U型架上设有用于和支链连接的连接驱动组件，用于驱动所述转动万向平台；
[0008]所述转动万向平台包括框架、万向平台、传动组件、末端执行器组件；所述框架转
动连接在所述U型架上并与所述连接驱动组件连接；所述传动组件设置在所述框架与所述万向平台之间，用于驱动所述万向平台；所述末端执行器组件包括依次连接的第一虎克铰、第一传动杆、第二传动杆、第二虎克铰和操作柄；所述末端执行器组件通过第一虎克铰与所述中心转轴连接；所述操作柄穿过所述万向平台并与其转动连接；所述第一传动杆与所述第二传动杆通过移动副连接。
[0009]进一步，所述传动组件包括框架转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、水平杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆；
[0010]所述框架转轴一端固定有所述第一齿轮，另一端穿过所述框架与所述U型架上的连接驱动组件连接，所述框架转轴与框架转动连接；所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮垂直啮合，所述第二锥齿轮固定在所述水平杆上，所述水平杆与所述框架转轴垂直，所述水平杆的两端转动连接在所述框架上；所述第三连杆一端与所述万向平台转动连接，另一端与所述水平杆固定连接；所述第四连杆一端与所述万向平台转动连接，另一端与所述框架转动连接，所述第四连杆与所述第三连杆交叉布置形成第一反平行四边形机构；
[0011]所述第五连杆一端与所述万向平台转动连接，另一端与所述框架转动连接；所述第六连杆一端与所述万向平台转动连接，另一端与所述框架转动连接；所述第五连杆与所述第六连杆交叉布置形成第二反平行四边形机构；所述第一反平行四边形机构和第二反平行四边形机构尺寸完全相同，且对称布置在所述框架的两侧。
[0012]进一步，所述连接驱动组件包括设置在U型架两侧的滑轨；每条滑轨的两端均设有带轮，同侧的带轮通过同步带连接；一侧的带轮与所述框架固连，驱动框旋转；另一侧带轮与所述传动组件固连，驱动传动组件旋转；所述滑轨上连接有第三滑块，所述第三滑块与所述同步带的一侧固接，所述第三滑块上与所述支链铰接；驱动第三滑块沿滑轨运动，同步带跟随运动，从而带动带轮转动。
[0013]进一步，所述驱动装置设有6个，其中4个驱动装置对称布置在定平台上侧，另外2驱动装置对称布置在定平台底部；所述支链数量为6，每个支链与所述驱动装置连接；
[0014]所述支链为双杆支链，分别为第一双杆支链、第二双杆支链、第三双杆支链、第四双杆支链、第五双杆支链、第六双杆支链；所述双杆支链的结构相同，均包括第一驱动臂、下连接杆、连杆a、连杆b；所述第一驱动臂一端与所述驱动装置连接，另一端与所述下连接杆中心固接；所述下连接杆两端设有球接头；所述连杆a和连杆b结构相同，两端部均设有铰接孔；所述连杆a和连杆b同一端的铰接孔分别与所述下连接杆的两个球接头连接。
[0015]进一步，所述第一滑块、第二滑块、第三滑块的相对侧均设有与所述双杆支链相连的球接头；所述十字架的第二杆体两端也设有与所述双杆支链相连球接头；
[0016]所述第一滑块通过球接头与所述第一双杆支链铰接，所述第二滑块通过球接头与所述第三双杆支链铰接；所述十字架的第二杆体的两端通过球接头分别与第二双杆支链和第四双杆支链铰接；两个第三滑块通过球接头分别与所述第五双杆支链和第六双杆支链连接。
[0017]进一步，所述连接驱动组件包括设置在U型架两侧的两个曲柄传动机构，其中一个曲柄传动机构穿过所述U型架与框架固定连接，另一个曲柄传动机构穿过U型架后与所述传动组件连接；
[0018]两个所述曲柄传动机构均包括第一转轴和第二转轴，第一转轴和第二转轴通过垂
直的杆连接形成“Z”型连杆机构；所述第二转轴上均设有两个万向铰。
[0019]进一步，所述驱动装置设有8个，其中4个驱动装置对称布置在定平台上侧，另外4个驱动装置对称布置在定平台底部；所述支链数量为8，每个支链与均所述驱动装置连接；
[0020]与所述定平台上侧的驱动装置连接的支链为双杆支链，包括第一双杆支链、第二双杆支链、第三双杆支链、第四双杆支链；所述双杆支链均包括第一驱动臂、下连接杆、连杆a、连杆b；所述第一驱动臂一端与所述驱动装置连接，另一端与所述下连接杆中心固接；所述下连接杆两端设有球接头；所述连杆a和连杆b结构相同，两端部均设有铰接孔；所述连杆a和连杆b的一端的铰接孔分别与所述下连接杆的两个球接头连接；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人，其特征在于：包括定平台、动平台、布置在所述定平台与动平台之间以驱动动平台的多个支链；所述定平台上均匀间隔分布多个与所述支链连接的驱动装置；所述动平台包括移动平台和转动万向平台；所述移动平台包括十字架、中心转轴、第一滑块、第二滑块、第一连杆、第二连杆、U型架；所述十字架由相互交叉第一杆体和第二杆体组成；所述第一杆体上对称设有2条滑轨槽，所述滑轨槽分别与第一滑块和第二滑块滑动连接，所述第一滑块和第二滑块分别与支链铰接；所述第二杆体两端分别与支链铰接；所述十字架和U型架中间开有供中心转轴穿过的中心孔；所述中心转轴上设有不共轴线的第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴、所述第一转动轴与第三转动轴分设与所述第二转动轴两端，所述第二转动轴与所述中心孔转动连接；所述第一连杆一端与所述第一滑块转动连接，另一端与所述第一转动轴连接；所述第二连杆一端与所述第二滑块转动连接，另一端与所述第三转动轴连接；所述U型架固定在所述十字架上；所述U型架上设有用于和支链连接的连接驱动组件，用于驱动所述转动万向平台；所述转动万向平台包括框架、万向平台、传动组件、末端执行器组件；所述框架转动连接在所述U型架上并与所述连接驱动组件连接；所述传动组件设置在所述框架与所述万向平台之间，用于驱动所述万向平台；所述末端执行器组件包括依次连接的第一虎克铰、第一传动杆、第二传动杆、第二虎克铰和操作柄；所述末端执行器组件通过第一虎克铰与所述中心转轴连接；所述操作柄穿过所述万向平台并与其转动连接；所述第一传动杆与所述第二传动杆通过移动副连接。2.根据权利要求1所述的一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人，其特征在于：所述传动组件包括框架转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、水平杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆；所述框架转轴一端固定有所述第一齿轮，另一端穿过所述框架与所述U型架上的连接驱动组件连接，所述框架转轴与框架转动连接；所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮垂直啮合，所述第二锥齿轮固定在所述水平杆上，所述水平杆与所述框架转轴垂直，所述水平杆的两端转动连接在所述框架上；所述第三连杆一端与所述万向平台转动连接，另一端与所述水平杆固定连接；所述第四连杆一端与所述万向平台转动连接，另一端与所述框架转动连接，所述第四连杆与所述第三连杆交叉布置形成第一反平行四边形机构；所述第五连杆一端与所述万向平台转动连接，另一端与所述框架转动连接；所述第六连杆一端与所述万向平台转动连接，另一端与所述框架转动连接；所述第五连杆与所述第六连杆交叉布置形成第二反平行四边形机构；所述第一反平行四边形机构和第二反平行四边形机构尺寸完全相同，且对称布置在所述框架的两侧。3.根据权利要求1所述的一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人，其特征在于：所述连接驱动组件包括设置在U型架两侧的滑轨；每条滑轨的两端均设有带轮，同侧的带轮通过同步带连接；一侧的带轮与所述框架固连，驱动框旋转；另一侧带轮与所述传动组件固连，驱动传动组件旋转；所述滑轨上连接有第三滑块，所述第三滑块与所述同步带的一侧固接，所述第三滑块上与所述支链铰接；驱动第三滑块沿滑轨运动，同步带跟随运动，从而带动带轮转动。
4.根据权利要求3所述的一种具有灵巧操作能力的六自由度并联机器人，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪从哲，倪顺江，李艳生，杨德伟，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：