四自由度并联机器人制造技术

本发明专利技术公开了四自由度并联机器人，它包括固定架，第一和第三主动支链能够与相应设置的第一内圈的开孔内壁通过第一导轨滑块结构相连接配合，在固定架的下方设置有一个动平台，第一、第二、第三、第四主动支链的下端与动平台分别通过第五、第六、第七、第八铰链相连，第五、第六、第七、第八铰链的铰链座各自与一个滑动杆的一端相连，每一个滑动杆的侧壁与动平台上的开孔内壁通过第二导轨滑块结构滑动相连，每一个滑动杆的底部与丝杠螺母副相连。本机械手可进行模块化结构设计，具有优势进给方向，定位头质量小，刚度/质量比大、动态性能好、定位精度与重复定位精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人，特别是涉及一种可实现四自由度作业功能的并联机器人。
技术介绍
根据专利US4732525、ZL200510015095. 5可知，现有的带定位头的多坐标机器人， 其实现形式一般为少自由度并联机构辅以主动摆头的混联结构形式。其中，少自由度并联机构通过调节安装在主动支链上的伺服电机实现机构动平台的位置定位，主动摆头通过调节安装在摆头上的伺服电机实现末端执行器的姿态定位，从而实现机构的多坐标加工能力。此类机械手，由于伺服电机和减速器等安装在主动摆头中，其不足是末端执行器的重量过大，影响机构的快进能力及动态性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种动态性能好、刚度/质量比大、 仅靠主动支链伺服电机驱动即可实现动平台位姿定位的四自由度并联机器人。本专利技术的四自由度并联机器人，它包括固定架，在所述的固定架上沿同一圆周方向每隔90°开有一个开孔，在四个开孔内分别通过第一、第二、第三、第四铰链与第一、第二、第三、第四主动支链转动相连，其中第一和第三主动支链相对设置，第二和第四主动支链相对设置，第一、第三铰链分别包括通过具有一个转动自由度的铰链与所述固定架相连的第一外圈以及通过具有一个转动自由度的铰链与第一外圈相连的第一内圈，连接所述第一外圈与固定架的铰链的转动轴线为近架轴线，连接所述第一内圈与第一外圈的铰链的转动轴线为远架轴线，所述的近架轴线和远架轴线不共线，第一铰链和第三铰链的近架轴线相互平行，第二、第四铰链分别包括通过具有一个转动自由度的铰链与所述的固定架相连的第二外圈、通过具有一个转动自由度的铰链与第二外圈相连的第二内圈以及通过具有一个转动自由度的铰链与所述第二内圈相连的铰轴，所述的铰轴在第二主动支链或第四主动支链的驱动下能够绕自身轴线转动，连接所述第二外圈与固定架的铰链的转动轴线与连接所述第二内圈与第二外圈的铰链的转动轴线不共线且与铰轴的转动轴线交于一点；第一和第三主动支链能够与相应设置的第一内圈的开孔内壁通过第一导轨滑块结构相连接配合， 所述的第一导轨滑块结构中的滑块能够在第一和第三主动支链的驱动下在第一导轨滑块结构中的导轨槽中上下移动，在所述的固定架的下方设置有一个动平台，所述第一、第二、 第三、第四主动支链的下端与动平台分别通过第五、第六、第七、第八铰链相连，所述第五、 第六、第七铰链为销轴结构，所述第八铰链采用虎克铰结构，所述第五、第七铰链转动副轴线相互平行并与第六铰链转动轴线垂直布置，第五、第六、第七、第八铰链的铰链座各自与一个滑动杆的一端相连，每一个所述的滑动杆与动平台垂直设置，每一个所述的滑动杆的侧壁与动平台上的开孔内壁通过第二导轨滑块结构滑动相连，在每一所述的滑动杆的底部固定连接有一个螺母，每一个螺母与一个丝杠的一端相螺纹连接，与所述的动平台沿垂直方向设置的所述的丝杠的另一端安装在设置在动平台上的轴承内，其中第一丝杠和第三丝杠的螺纹方向一致，第二丝杠和第四丝杠的螺纹方向一致，所述的第一丝杠和第三丝杠的螺纹方向与第二丝杠和第四丝杠的螺纹方向相反，在所述的每一个丝杠上连接有一个齿轮，在四个齿轮的中间设置有一个与所述的四个齿轮能够分别啮合配合的中心齿轮，所述的中心齿轮的齿轮轴安装在设置在动平台上的轴承内，在所述的中心齿轮的齿轮轴的下端固定连接一末端执行器。本专利技术的四自由度并联机器人有益效果是动平台采用丝杠螺母副和齿轮啮合的结构形式，丝杠螺母副可变移动为转动，为齿轮提供动力。齿轮啮合采用四个小齿轮与一个大齿轮啮合的形式，只有四个小齿轮转向一致才能使大齿轮发生转动，从而主动支链位置定位与末端执行器位姿定位互不影响。动平台不需安置伺服电机和减速器，可有效减轻其质量，有利于机械手提升快进能力和动态性能。本机械手可进行模块化结构设计，具有优势进给方向，定位头质量小，刚度/质量比大、动态性能好、定位精度与重复定位精度高。附图说明图1是本专利技术的四自由度并联机器人的结构示意图；图2是图1所示的机构中的第一、第三主动支链的结构示意图；图3是图1所示的机构中的第二、第四主动支链的结构示意图；图4是图1所示的机构中的动平台剖视图；图5是图4所示的动平台内部结构的俯视图；图6是图1所示的机构应用实施例的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作以详细描述。本专利技术的四自由度并联机器人，它包括固定架，在所述的固定架上沿同一圆周方向每隔90°开有一个开孔，在四个开孔内分别通过第一、第二、第三、第四铰链与第一、第二、第三、第四主动支链转动相连，其中第一和第三主动支链5、18相对设置，第二和第四主动支链1、16相对设置，第一、第三铰链4、17分别包括通过具有一个转动自由度的铰链与所述固定架相连的第一外圈35-1以及通过具有一个转动自由度的铰链与第一外圈相连的第一内圈36-1，连接所述第一外圈与固定架的铰链的转动轴线为近架轴线，连接所述第一内圈与第一外圈的铰链的转动轴线为远架轴线，所述的近架轴线和远架轴线不共线，第一铰链4和第三铰链17的近架轴线相互平行，第二、第四铰链2、15分别包括通过具有一个转动自由度的铰链与所述的固定架相连的第二外圈35-2、通过具有一个转动自由度的铰链与第二外圈相连的第二内圈36-2以及通过具有一个转动自由度的铰链与所述第二内圈相连的铰轴37，所述的铰轴在第二主动支链或第四主动支链的驱动下能够绕自身的轴线转动，连接所述第二外圈与固定架的铰链的转动轴线与连接所述第二内圈与第二外圈的铰链的转动轴线不共线且与铰轴37的转动轴线交于一点；第一和第三主动支链5、18能够与相应设置的第一内圈的开孔内壁通过第一导轨滑块结构相连接配合，所述的第一导轨滑块结构中的滑块能够在第一和第三主动支链5、18的驱动下在第一导轨滑块结构中的导轨槽中上下移动，在所述固定架的下方设置有一个动平台10，所述第一、第二、第三、第四主动支链的下端与动平台分别通过第五、第六、第七、第八铰链7、6、14、12相连，所述第五、第六、第七铰链为销轴结构，所述第八铰链采用虎克铰结构，所述第五、第七铰链转动副轴线相互平行并与第六铰链6转动轴线垂直布置，第五、第六、第七、第八铰链的铰链座各自与一个滑动杆的一端相连，每一个所述的滑动杆与动平台垂直设置，每一个所述的滑动杆的侧壁与动平台上的开孔内壁通过第二导轨滑块结构滑动相连，在每一所述的滑动杆的底部固定连接有一个螺母24，每一个螺母与一个丝杠的一端相螺纹连接，与所述的动平台沿垂直方向设置的所述的丝杠的另一端安装在设置在动平台上的轴承内，其中第一丝杠和第三丝杠23、29 的螺纹方向一致，第二丝杠和第四丝杠25、31的螺纹方向一致，所述的第一丝杠和第三丝杠的螺纹方向与第二丝杠和第四丝杠的螺纹方向相反，在所述的每一个丝杠上连接有一个齿轮，在四个齿轮的中间设置有一个与所述的四个齿轮能够分别啮合配合的中心齿轮33， 所述的中心齿轮的齿轮轴安装在设置在动平台上的轴承内，齿轮轴下端固定连接一末端执行器27。下面再结合每一幅图对本专利技术进一步说明如图1所示的本专利技术的四自由度并联机器人，它包括固定架3、动平台10以及沿动平台10圆周方向间隔90°设置在所述固定架3的开孔内的第一主动支链5、第二主动支链 1、第三主动支链18、第四主动支链16。如图1和图2所示，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋轶民，董罡，孙涛，连宾宾，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：