具有三转动一平动自由度并联定位平台制造技术

本发明专利技术公开了具有三转动一平动自由度并联定位平台，它包括固定架，从动支链位于固定架的中央开孔内并且通过第一铰链与固定架相连，第一至四主动支链分别通过第三至六铰链与固定架转动相连，从动支链的下端与外壳顶壁固定相连，第一至四主动支链的内管下端分别通过第七至十铰链各自与一个第二滑块相连，第二滑块与第二导轨滑动相连，第二滑块上的螺母与丝杠相连，丝杠上的齿轮与中心齿轮啮合。本结构有利于机械手提升快进能力和动态性能。

【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三维转动和一维平动作业功能的具有三转动一平动自由度并联定位平台。
技术介绍
根据专利US6431802、ZL200610013608. 3可知，现有的三转动一平动自由度并联机器人一般为空间两转动一平动并联机构辅以摆头的混联结构形式。其中，空间两转动一平动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；摆头为电主轴结构，固定安装于动平台上产生绕自身轴线的转动，实现末端执行器的姿态定位。此类机器人，由于伺服电机和减速器等安装在主动摆头中，其不足是动平台的重量过大，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现有技术的不足，提供一种动平台质量小，具有优势进给方向，动态性能好的空间三转动一平动并联机械手。本专利技术的具有三转动一平动自由度并联定位平台，它包括固定架，从动支链位于固定架的中央开孔内并且通过第一铰链与所述固定架相连，在所述固定架上关于从动支链轴线对称设置有第一、第二、第三、第四主动支链，所述的第一、第二、第三、第四主动支链分别通过第三、第四、第五、第六铰链与所述固定架转动相连，所述第一铰链包括外圈和内圈， 所述外圈通过外圈转轴与固定架转动相连，所述内圈通过内圈转轴与所述外圈转动相连， 所述外圈转轴与内圈转轴具有夹角，所述内圈通过第二铰链与所述从动支链上下滑移相连，所述的第二铰链采用导轨滑块结构，所述第一、第二、第三、第四主动支链结构相同，每一个主动支链均包括通过转轴与相应设置的第三、第四、第五、第六铰链转动相连的外管， 内管插装在所述的外管里，所述外管和内管之间通过第一导轨滑块结构相连，所述的第一滑块能够在驱动装置的驱动下与所述的第一导轨滑动配合，所述从动支链的下端与外壳顶壁固定相连，所述第一、第二、第三、第四主动支链的内管下端分别通过具有三回转自由度的第七、第八、第九、第十铰链各自与一个第二滑块相连，每一个所述第二滑块与安装在外壳侧壁上并且与其一一对应设置的第二导轨滑动相连，所述的第二导轨沿垂直于外壳顶壁方向设置，在与所述的第一、第三主动支链分别对应设置的第二滑块的底部各自固定连接有一个第二螺母，在与所述的第二、第四主动支链分别对应设置的第二滑块的底部各自固定连接有一个第三螺母，每一个第二螺母与对应设置在外壳内的一个第二丝杠的一端相螺纹连接，每一个所述第三螺母与对应设置在外壳内的一个第三丝杠的一端相螺纹连接，所述第二丝杠、第三丝杠的另一端均安装于设置在外壳上的轴承内并沿垂直于外壳顶壁方向设置，两个所述第二丝杠的螺纹方向一致，两个所述第三丝杠的螺纹方向一致，所述第二丝杠与第三丝杠的螺纹方向相反，在每一个丝杠上分别通过键连接有一个齿轮，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3轮轴安装于设置在外壳上的中心轴承内，在所述的中心齿轮的齿轮轴下端固定连接有一末端执行器。本专利技术与现有的技术相比，其优点是动平台采用丝杠螺母副和齿轮啮合的形式。 丝杠螺母副可变移动为转动，为齿轮提供动力。齿轮啮合采用四个相同齿轮与中心大齿轮啮合的形式，只有四个齿轮转向一致才能使中心齿轮发生转动，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。该机械手具有优势进给方向，刚度/质量比大、动态性能好、定位精度与重复定位精度高等优点。附图说明图I是本专利技术的具有三转动一平动自由度并联定位平台的结构示意图；图2是图I所示机构的俯视图；图3是图I所示机构的主动支链结构示意图；图4是图I所示机构动平台内部结构的示意图；图5是图I所示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。如附图所示本专利技术的具有三转动一平动自由度并联定位平台，它包括固定架1，从动支链6位于固定架的中央开孔内并且通过第一铰链与所述固定架相连，在所述固定架上关于从动支链轴线对称设置有第一、第二、第三、第四主动支链2、3、4、5，所述的第一、第二、 第三、第四主动支链分别通过第三、第四、第五、第六铰链11、12、13、14与所述固定架转动相连，所述第一铰链具有两转动自由度，可以包括外圈8和内圈9，所述外圈通过外圈转轴与固定架转动相连，所述内圈通过内圈转轴与所述外圈转动相连，所述外圈转轴与内圈转轴具有夹角(不共线)，所述内圈通过第二铰链与所述从动支链上下滑移相连。第一铰链也可采用其他具有相同运动功能的结构形式。所述第二铰链具有一个移动自由度，可采用滑块导轨结构形式实现，即所述内圈固定安装滑块，与固接于从动支链上的导轨滑动连接。所述第一、第二、第三、第四主动支链结构相同，每一个主动支链均包括通过转轴与相应设置的第三、第四、第五、第六铰链中的一个铰链转动相连的外管，内管插装在外管里，所述外管和内管之间通过第一导轨滑块结构相连，所述的第一滑块能够在驱动装置的驱动下与所述的第一导轨滑动配合。所述的驱动装置可以为在所述外管16的顶部装有伺服电机17，所述伺服电机17输出轴通过减速器18与第一丝杠19的一端固定相连,与所述第一丝杠19 螺纹配合的第一螺母20固定连接于内管21上，所述内管21插装在外管16内，所述外管16 和内管21之间通过第一导轨滑块结构22相连。当然所述驱动装置还可以可采用液压推杆、 气动等其他任意一种可实现相同运动功能的结构形式。所述从动支链的下端与所述外壳顶壁固定相连，所述第一、第二、第三、第四主动支链的内管下端分别通过具有三回转自由度的第七、第八、第九、第十铰链24、25、26、27各自与一个第二滑块转动相连，每一个所述第二滑块与安装在外壳侧壁上并且与其一一对应设置的第二导轨29滑动相连，所述的第二导轨沿垂直于外壳顶壁方向设置，在与所述的第一、第三主动支链分别对应设置的第二滑块的底部各自固定连接有一个第二螺母30，在与所述的第二、第四主动支链分别对应设置的第二滑块的底部各自固定连接有一个第三螺母 31，每一个第二螺母与对应设置在外壳内的一个第二丝杠32的一端相螺纹连接，每一个所述第三螺母与对应设置在外壳内的一个第三丝杠33的一端相螺纹连接，所述第二丝杠、第三丝杠的另一端均安装于设置在外壳上的轴承内并沿垂直于外壳顶壁方向设置，两个所述第二丝杠的螺纹方向一致，两个所述第三丝杠的螺纹方向一致，所述第二丝杠32与第三丝杠33的螺纹方向相反，在每一个丝杠上分别通过键连接有一个齿轮，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35，所述的中心齿轮的齿轮轴 36安装于设置在外壳上的中心轴承内，在所述的中心齿轮的齿轮轴下端固定连接一末端执行器，如刀具，手爪等。下面再结合每一幅图对本专利技术进一步说明如图I所示的本专利技术的具有三转动一平动自由度并联定位平台，由固定架1，四条结构相同的主动支链2、3、4、5，从动支链6和动平台7构成。如图I和图2所示，所述从动支链6通过第一铰链与所述固定架I相连，所述第一铰链具有两个回转自由度，包括外圈8和内圈9,所述外圈8通过外圈转轴与所述固定架转动相连，所述内圈9通过内圈转轴与所述外圈8转动相连，外圈转轴与内圈转轴具有夹角 (不共线)。所述内圈9通过第二铰链10与所述本文档来自技高网...

【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，连宾宾，孙涛，董罡，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：