二自由度平面并联机器人机构制造技术

本发明专利技术公开一种用于抓放式机器人的连杆机构，包括两个安装在基座（１２）上并分别通过两个分支机构（２２，３０）铰接到动平台（１４）的可旋转的驱动装置（２０）。每个分支机构的中间各有一个双臂曲柄（２６），曲柄的两臂分别连接到与基座相接的第一定位连杆（２４）和与动平台相接的第二定位连杆（２８）。动平台可以安装各种工具，此机构可以通过驱动装置（２０）的转动来实现二自由度运动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
二自由度平面并联机器人机构
本专利技术涉及一种平动并联机器人机构，特别是涉及一种抓放式机器人的二自由度平面并联机器人机构。
技术介绍
抓放式机器人机构典型应用于电子、包装等轻工行业，用来多次准确地重复一些如从某位置抓取一物体，移到另一个位置后将其释放这类简单操作。抓取装置通常安装在一动平台上。这类机器人性能通常要求动平台能在一个运动平面中以较高速度做二自由度移动而不改变平台的姿态。在某些情况下还要求机构整体在与动平台运动平面正交的方向以相对较慢的速度或步进的方式运动。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现动平台在不同范围内的二维移动，同时保持动平台姿态不变的二自由度平面并联机器人机构。本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术机构包括一个基座和一个动平台，动平台可相对于基座在一包含基座和动平台的平面内运动。基座上安装有两个可转动的驱动装置，每个驱动装置分别通过连杆机构与动平台连接。每个连杆机构由一个主动杆和一个从动杆组成，主动杆的一端与驱动装置固接，并随驱动装置旋转，从动杆的一端与动平台铰接，主动杆与从动杆的另一端通过转动副相连接在一起。所说的连杆机构还包括定位部分，以在运动时保持动平台相对于基座的方向不变。定位部分包括位于主动杆与从动杆铰接处的曲柄、铰接于基座和曲柄之间的连杆、铰接于曲柄和动平台之间的连杆。上述结构使得当两个驱动装置同向或反方旋转时，实现动平台在不同范围内的二维移动，同时保持动平台姿态不变。两个空间分布的从动杆分别由公用铰链与曲柄和动平台连接，使用两个从动杆有利于提高机构的整体刚度。两从动杆间可布有支撑，在两个从动杆之间可以包含一个或多个支撑件。所说的支撑件可以垂直于从动杆或-->交叉固接于两个从动杆之间，最好同时包含垂直和交叉的支撑件。在实施例一中，两个连杆机构均具有以上所描述的定位部分。基座有时需要在与动平台运动平面正交的方向运动。可将基座安装在一个单自由度运动装置上来实现这样的运动，该运动装置可包含一个线性传动机构。曲柄与基座之间的定位连杆的两端可用球副连接，如球铰链。球副连接也可用于曲柄与动平台之间的定位连杆两端。每个从动杆与动平台之间也可以采用球铰链连接。在实施例一中，主动杆和从动杆分布于定位杆的内侧。主动杆与第一定位杆等长，从动杆与第二定位连杆等长。在实施例一中，每个曲柄的两个臂不等长，最好较长的臂与主动杆连接。在实施例一中，两个驱动装置的轴线相互平行，且与所说的动平台运动平面垂直。在实施例一中，每个驱动装置分别由安装在其同侧的电机带动。主动臂转轴轴线与其另一端轴线平行，且与从动臂一端轴线平行。两个驱动装置轴线间距小于主动杆长度。在实施例一中，从动杆较主动杆长。附图说明图1为本专利技术实施例一的端视图，此时机构在中间位置；图2为图1机构的侧视图；图3为图1机构的三维视图；图4a和图4b为图1机构的两个端视图，机构分别位于相对的两侧位置；图5为图1机构安装在一个横向运动组件上的三维视图；图6为本专利技术实施例二机构的端视图；图7为本专利技术实施例三机构的三维视图；图8为图7机构的连杆视图。具体实施方式图1至图5表示了机构10的结构，该机构包括一个基座12，一个动平台14和两个连接于基座12与动平台14之间的运动链或连杆机构16。图1至图5中的机构10关于图1中虚线18表示的一个通过基座12和工作部分的平面对称。基座12具有两个旋转驱动轴20，它们可通过连杆机构驱动动-->平台14相对于基座12运动。驱动轴20从一个相应的动力源引出，如安装在基座12上的伺服马达。动平台14可专门设计以安装一系列附件，如手爪、传感器或工具等。每个连杆机构16都包括一对等长的上连杆22和24，曲柄组件26和三个等长的下连杆28、30、32。显见，每个连杆机构16中的连杆22、24、28、30、32与曲柄26一起在基座12和动平台之间构成上下两个平行四边形机构。连杆两端元件带有轴孔。上连杆22、24组件包括一个固结并随驱动轴20转动的主动杆22和一个经销轴13与基座12铰接的上定位连杆24。每个曲柄组件26包含一对“L”形的曲柄元件34，每个元件34各有一对从公共根部40延伸的臂36、38。在根部40和臂36、38的末端分别有通孔42、44、46。孔42、44、46内分别装有轴48、50、52，轴48、50、52分别将连杆22、24、28、30、32连接到曲柄26。由图1可见，上连杆22、24铰接到曲柄元件34间的曲柄26，主动臂22连接到曲柄元件34的根部40，定位连杆24铰接到臂36的末端。每个连杆机构16的下连杆组件28、30、32包括一个下定位连杆28和两个从动杆30、32。定位连杆28通过铰接于曲柄组件26的臂38和动平台14的叉状部件54之间。定位连杆28通过轴56铰接到叉状部件54。从动杆30、32由曲柄组件26的根部40连接到动平台14。由于从动杆30、32安装在双臂曲柄26的外侧，因而可以通过一个公共轴50与主动杆22连接，通过一个公共轴58连接到动平台14。动平台14相对基座12的运动可通过驱动轴20和主动杆22的旋转实现。如图1中箭头60所示，转轴20绕不同方向旋转可使动平台14接近或远离基座12；如图4a和图4b所示，转轴20以相同方向旋转可使动平台相对于基座侧向移动。因此，动平台14可以在一个通过基座12和动平台14的假想平面内实现2自由度运动，这个运动通过两个单自由度的驱动轴20旋转实现。连杆机构16直接影响着机构10的静态刚度和动态刚度，特别是在上述运动平面的正交方向的刚度。在上述实施例机构10中，各铰链连接通过连杆端部的轴与轴孔配合形成的转动副实现。实际上，在不影响装置的操作性情况下，某些铰接可以用球铰链代替。上定位连杆24与基座12和曲柄组件26的连接，下定位连-->杆28与曲柄组件26和动平台14的连接，以及从动杆30、32和动平台14之间的连接都可用球铰链代替。使用球铰链替代转动铰链能够在不影响机构整体的刚度和运动性能的情况下减小磨损或制造误差等形成的偏差产生的作用力。机构10可以进一步设置成在动平台14运动平面的正交方向可动。这可以通过安装基座12到一个运动装置，如一个单自由度线性传动装置62来实现。线性传动装置62包括马达64，导向元件66，端部支撑板68和丝杠70。导向元件66分布于两个端部支撑板68之间，并穿过基座12上的孔。丝杠70由马达带动旋转，并与基座12上的螺母相配合。因此，丝杠70的转动可带动基座12及机构10整体沿箭头72所示的方向移动。机构10也可以用其他运动装置来带动，例如，可以由一个带传动装置带动。图7和图8所示的机构74为本专利技术的第二个实施例。机构74的大部分构件特征与图1至图5所述的机构10相同，因此具有共同特征的部件参考图1至图5。图7和图8所示机构74与图1到5的不同之处在于从动杆30、32之间的支撑件76。支撑件76包括横向支撑件78和交叉拉紧件80。在实施例中有分布在从动杆30、32两端和中部位置的三个横向支撑件78，以及四个交叉拉紧件80。件78、80的布置也可以为其它形式。件78，80可以在机构74质量变化很小的情况下，有效增加机构在与动平台14运动平面正交方向的静态和动态刚度。在上述机构10和机构74中都具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二自由度平面并联机器人机构，在一个包含基座（１２）和动平台（１４）的机构中，动平台（１４）可相对于基座（１２）在过基座（１２）和动平台（１４）的平面内运动；基座（１２）具有两个可转动的驱动构件（２０），它们分别经相应的连杆机构连接到动平台（１４），每个连杆机构包括一个一端与驱动构件（２０）固接并随其转动的主动杆（２２）和一个一端与动平台（１４）铰接的从动杆组（３０，３２）；主动杆的另一端和从动杆的另一端铰接在一起；所说的连杆机构之一还包括在运动中保持动平台（１４）相对于基座（１２）方向的定位部件（２４，２６，２８）；定位部件还包括一个由主动杆和从动杆之间的铰链（５０）提供的曲柄（２６）；第一个定位连杆（２４）一端与曲柄（２６）的一只臂铰接，另一端与基座（１２）铰接；第二个定位连杆（２８）一端与曲柄另一只臂铰接，另一端与动平台（１４）铰接。

【技术特征摘要】
CN 2001-12-31 01014516.01.一种二自由度平面并联机器人机构，在一个包含基座(12)和动平台(14)的机构中，动平台(14)可相对于基座(12)在过基座(12)和动平台(14)的平面内运动；基座(12)具有两个可转动的驱动构件(20)，它们分别经相应的连杆机构连接到动平台(14)，每个连杆机构包括一个一端与驱动构件(20)固接并随其转动的主动杆(22)和一个一端与动平台(14)铰接的从动杆组(30，32)；主动杆的另一端和从动杆的另一端铰接在一起；所说的连杆机构之一还包括在运动中保持动平台(14)相对于基座(12)方向的定位部件(24，26，28)；定位部件还包括一个由主动杆和从动杆之间的铰链(50)提供的曲柄(26)；第一个定位连杆(24)一端与曲柄(26)的一只臂铰接，另一端与基座(12)铰接；第二个定位连杆(28)一端与曲柄另一只臂铰接，另一端与动平台(14)铰接。2.根据权利要求1所述的二自由度平面并联机器人机构，机构具有两个通过公用铰链分别连接到一个曲柄(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄田，李曚，李占贤，大卫怀特豪斯，德里克切特文德，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]