新型空间全对称四自由度并联机构制造技术

本发明专利技术公开了新型空间全对称四自由度并联机构，它包括机架，从动支链位于机架中央开孔内，机架中央开孔与第一铰链相连，第一至四主动支链关于机架中心轴线空间对称放置在机架上，每一主动支链均包括与机架外壁固定连接的壁板，在壁板上设置有第二导轨，连接块上固定安装有第二滑块，连接块通过具有两转动自由度的第三铰链与杆件相连，动平台包括主平台，每一主动支链的杆件下端通过第四铰链与安装在机架下方的主平台相连，从动支链的下端与主平台顶壁固定连接，第一至四主动支链的杆件下端分别通过第四铰链与第三至第六滑块相连，第三至六滑块在主动支链的驱动下分别与安装在主平台外壁上的第二导轨滑动相连采用本机构可提高机构的动态性能。

【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四自由度并联机械手。
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械手一般为空间两转动一平动并联机构辅以主动摆头的结构形式。其中，空间两转动一平动并联机构通过三条结构相同的主动支链连接机架与动平台，调节安装在主动支链上的伺服电机可使动平台实现二维转动和一维平动；主动摆头一般为电主轴结构，固定安装于动平台上的末端执行器，使其产生绕自身轴线的转动，从而机械手具有四自由度，可实现多坐标加工能力。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，不利于追求高刚度/质量比。
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，提供一种快进能力及动态性能好，刚度/ 质量比大，动平台质量小的空间三转动一平动新型空间全对称四自由度并联机构。本专利技术的新型空间全对称四自由度并联机构，它包括机架，从动支链位于机架中央开孔内，所述机架中央开孔与第一铰链相连，所述第一铰链包括外圈与内圈，所述外圈通过外圈转轴与机架中央开孔内壁转动相连，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滑动相连，所述第二铰链为第一导轨滑块结构，所述第一、第二、第三、第四主动支链关于机架中心轴线空间对称放置在所述机架上，所述每一主动支链均包括与机架外壁固定连接的壁板，在所述的壁板上设置有第二导轨，连接块上固定安装有第二滑块，所述的第二滑块能够在驱动装置的驱动下沿壁板的轴线方向与第二导轨滑动相连，所述的连接块通过具有两转动自由度的第三铰链与杆件相连，所述动平台包括主平台，每一所述主动支链的杆件下端均通过具有三个回转自由度的第四铰链与安装在机架下方的主平台相连，所述从动支链的下端与所述主平台顶壁固定连接，所述第一、第二、第三、第四主动支链的杆件下端分别通过与之对应设置的具有三转动自由度的第四铰链与第三、第四、第五、第六滑块相连，所述第三、第四、第五、第六滑块在对应主动支链的驱动下分别与安装在主平台外壁上的第二导轨滑动相连，所述第二导轨沿机架的轴线方向设置，在所述第三、第四、第五、第六滑块上分别固定连接第二、第三、第四、第五螺母，所述第二、第三、第四、第五螺母分别与第二、第三、第四、 第五滚珠丝杠的一端相螺纹连接并且所述第二、第三、第四、第五滚珠丝杠另一端均安装于设置在主平台上的轴承内，所述第二、第三、第四、第五滚珠丝杠沿机架的轴线方向设置，第二、第四滚珠丝杠相对布置，第三、第五滚珠丝杠相对布置，所述第二、第四滚珠丝杠螺纹方向一致，所述第三、第五滚珠丝杠螺纹方向一致，所述第二、第四滚珠丝杠与第三、第五滚珠3丝杠的螺纹方向相反，在所述第二、第三、第四、第五滚珠丝杠下端分别通过键连接第一、第 二、第三、第四齿轮，在主平台中央设置一个与所述四个齿轮均可啮合的中心齿轮，所述中 心齿轮的齿轮轴安装于设置在主平台上的轴承内，在所述齿轮轴的下方固定连接有一末端 执行器。本专利技术的新型空间全对称四自由度并联机构的有益效果是动平台采用丝杠螺母 及四个齿轮与中心齿轮啮合的结构形式，满足一定条件时可带动末端执行器实现绕自身轴 线转动，可有效减小动平台的质量，提高机构的动态性能。该机器人可进行模块化结构设 计，刚度/质量比大、快进能力好、定位精度与重复定位精度高等优点。附图说明图1是本专利技术的新型空间全对称四自由度并联机构的结构示意图；图2是图1所示并联机构的俯视立体图；图3是图1所示并联机构的主动支链结构示意图；图4是图1所示并联机构的动平台剖开后的内部结构图；图5是图4所示的动平台内齿轮啮合示意图。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。本专利技术的新型空间全对称四自由度并联机构，包括机架1，第一、第二、第三、第四 主动支链2、3、4、5，从动支链6和动平台7。所述从动支链6位于机架1中央开孔内，所述 机架1中央开孔与第一铰链8相连，所述第一铰链8具有两转动自由度，包括外圈与内圈， 所述外圈通过外圈转轴与机架1中央开孔内壁转动相连，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不共线，具有夹角。所述内圈通过第二铰链9与所述 从动支链6滑动相连，所述第二铰链9具有一个移动自由度，为第一导轨滑块结构，即所述 内圈固定安装第一滑块，第一滑块与固定安装于从动支链6上的第一导轨滑动相连，保证 从动支链6可沿自身轴线方向移动。所述第一、第二铰链8、9也可采用其他具有相同运动 功能的铰链形式。所述第一、第二、第三、第四主动支链2、3、4、5具有相同的结构形式，第 一、第二、第三、第四主动支链2、3、4、5沿机架圆周方向设置在所述机架1上。优选的所述 第一、第二、第三、第四主动支链2、3、4、5关于机架1中心轴线空间对称放置在所述机架1 上。所述每一主动支链均包括与机架1外壁固定连接的壁板10，在所述的壁板10上设置 有第二导轨13，连接块14上固定安装有第二滑块，所述的第二滑块能够在驱动装置的驱动 下沿壁板10的轴线方向与第二导轨13滑动相连。所述的连接块14通过第三铰链15与杆 件16相连，所述第三铰链15具有两转动自由度，可采用虎克铰等结构形式。优选的所述的 驱动装置包括安装在所述壁板10 —端的伺服电机11，所述伺服电机11输出轴通过联轴器 与安装在壁板10上的第一滚珠丝杠12相连，在所述的连接块14上固定有与第一滚珠丝杠 12螺纹连接的螺母。则第一滚珠丝杠12与固定安装在连接块上的第一螺母螺纹连接形成 丝杠螺母副，第二导轨13与第二滑块滑动连接形成导轨滑块副，保证连接块14可沿第一滚 珠丝杠12轴线方向移动。所述每一主动支链的杆件下端均通过具有三个回转自由度的第 四铰链17与第三、第四、第五、第六滑块24、25、26、27相连，所述第四铰链17可采用虎克铰辅以自转轴、球铰链等结构形式。所述动平台7包括主平台18，第一、第二、第三、第四齿轮19、20、21、22与中心齿轮23。所述从动支链6的下端与所述主平台18的顶壁固定连接。所述第三、第四、第五、第六滑块24、25、26、27可在对应主动支链的驱动下与安装在主平台外壁的第二导轨28滑动相连，所述第二导轨28沿机架的轴线方向设置。在所述第三、第四、第五、第六滑块24、25、 26、27上分别固定连接第二、第三、第四、第五螺母29、30、31、32，所述第二、第三、第四、第五螺母29、30、31、32分别与第二、第三、第四、第五滚珠丝杠33、34、35、36的一端相螺纹连接。所述第二、第三、第四、第五滚珠丝杠33、34、35、36沿机架的轴线方向设置，所述第二、 第三、第四、第五滚珠丝杠另一端均安装于设置在主平台18上的轴承内。第二、第四滚珠丝杠33、35相对布置，第三、第五滚珠丝杠34、36相对布置。所述第二、第四滚珠丝杠33、35螺纹方向一致，所述第三、第五滚珠丝杠34、36螺纹方向一致，所述第二、第四滚珠丝杠33、35 与第三、第五滚珠丝杠34、36的螺纹方向相反。在所述第二、第三、第四、第五滚珠丝杠33、34、35、36下端分别通过键连接第本文档来自技高网...

【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，张嘉滕，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：