一种可实现空间三平动或三平一转自由度的多驱动模式并联机器人机构

专利2025-05-01  8


本发明涉及一种并联机器人机构,尤其涉及一种可实现空间三平动或三平一转自由度的多驱动模式并联机器人机构。


背景技术:

1、并联机构相较于传统的串联机构,具有刚度大、承载能力大、精度高、结构紧凑等特点,尤其是三平动并联机构因其简洁、高效,因此在工业领域具有广泛的应用前景。

2、目前,已提出的并联机构主要存在的不足:主流的机器人大多只能实现一种驱动模式,且工作空间中存在多个奇异点,将工作空间分割为多个子空间,导致其一些可达的工作空间不能被充分利用。并且大部分并联机构要么仅可实现三维平动运动,或者是三维平动加一维转动,无法将两种操作模式统一到一个机器人当中,并且实现整周回转。如公开号为cn 115446817a和cn 114367962 a的中国专利公开的机构仅可实现一种驱动模式,无法避免工作中奇异点,导致其应用场景受限。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种可以实现多种驱动模式,同时两种自由度操作模式融于一台机器中,使结构更加紧凑、简洁,控制灵活、刚度高的可实现空间三平动或三平一转自由度的多驱动模式并联机器人机构。

2、本发明的一种可实现空间三平动或三平一转自由度的多驱动模式并联机器人机构,包括定平台,沿所述的定平台的圆周方向均匀分布有三条周向支链,在所述的定平台的中间连接有一条中心万向轴支链;所述的中心万向轴支链包括固定在定平台中心处的第一驱动装置和固定在定平台上的制动器,沿竖直方向设置的所述的第一驱动装置的旋转输出端与上万向节上端固定相连,一根伸缩杆的固定端的上端与上万向节下端相连,所述的伸缩杆的活动端的下端与下万向节的上端固连,所述的伸缩杆的活动端能够沿伸缩杆的固定端的轴线方向移动,下万向节的下端与末端执行器套筒固定相连,在所述的末端执行器套筒上同轴线固定有末端执行器;

3、每条周向支链均包括m型转动叉以及连接在所述的末端执行器套筒上的一个末端铰接杆,所述的m型转动叉的顶部通过中间转动副与定平台转动连接,在m型转动叉左右两翼板内侧分别固定有第一电磁离合器、第二电磁离合器,所述的第一电磁离合器、第二电磁离合器关于m型转动叉的中轴线对称,在m型转动叉的一侧翼板外侧固定有第二驱动装置,所述第二驱动装置与减速装置相连,沿电机轴转动轴线设置的所述的减速装置的输出轴与第一电磁离合器以及第二电磁离合器通过转动副相连,在所述的末端执行器套筒上连接有一个末端铰接杆,三条周向支链的末端铰接杆的一端套装在末端执行器套筒上,三个所述的末端铰接杆与末端执行器套筒上下依次转动连接;

4、在每个m型转动叉和末端铰接杆之间均连接有一条连接支链,所述的连接支链由一条主体支链和一条辅助支链构成,所述的主体支链包括一个主动长杆,所述的主动长杆的一端分别与同一侧的第一电磁离合器相连并且另一端通过第一转动副与第一从动杆的上端转动相连,所述的第一从动杆的下端通过第二转动副与末端铰接杆的另一端转动连接,所述的辅助支链的运动输入端与同一侧的第二电磁离合器输出端固定相连,并且辅助支链的运动输出端与第一从动杆相连;所述的辅助支链的运动输入端在减速装置的输出轴的驱动下能够绕减速装置的输出轴转动,所述的第一从动杆在所述的辅助支链的带动下能够绕第一转动副和第二转动副的轴线转动;

5、位于上部的末端铰接杆和位于下部的末端铰接杆为弯折结构使得连接三条周向支链的第二转动副的轴线始终在同一水平面上;连接m型转动叉与定平台的中间转动副的轴线与末端执行器套筒轴线平行,且始终垂直于定平台,其中电机轴转动轴线、第一转动副的轴线、第二转动副的轴线始终互相平行,并与末端执行器的中心轴线垂直。

6、本发明的有益之处在于:

7、1.本发明通过引入辅助支链使得机构具有多种驱动模式,同时该机构具有三平动三自由度以及三平一转四自由度两种操作模式,使得该机构可以适合多种工况和不同的工作环境。

8、2.实现多种驱动模式,同时两种自由度操作模式融于一台机器中,使结构更加紧凑、简洁,控制灵活、刚度高。



技术特征:

1.一种可实现空间三平动或三平一转自由度的多驱动模式并联机器人机构,包括定平台(1),沿所述的定平台的圆周方向均匀分布有三条周向支链,在所述的定平台的中间连接有一条中心万向轴支链;其特征在于:

2.根据权利要求1所述的可实现空间三平动或三平一转自由度的多驱动模式并联机器人机构,其特征在于:所述的辅助支链的运动输入端包括上端与第二电磁离合器相连的主动短杆,所述的主动短杆的下端通过第三转动副与作为所述的辅助支链的运动输出端的第二从动杆的上端转动相连,所述的第二从动杆的下端通过第四转动副连接在第一从动杆上,所述的主动长杆以及第二从动杆的长度相等且互相平行,所述的主动短杆和第一从动杆互相平行。

3.根据权利要求1所述的可实现空间三平动或三平一转自由度的多驱动模式并联机器人机构,其特征在于:所述的辅助支链的运动输入端包括与第二电磁离合器相连的主动带轮,作为所述的辅助支链的运动输出端的从动带轮的轮轴与第一转动副处的旋转轴固定相连,所述的主动带轮和从动带轮之间通过传动带连接。


技术总结
本发明公开了一种可实现空间三平动或三平一转自由度的多驱动模式并联机器人机构,包括定平台,末端执行器以及在定平台周向均匀分布的三条支链以及中心万向轴支链。周向支链包括转动叉、连接支链和末端铰接杆,其中连接支链由一条主体支链和一条辅助支链构成。所述中心心万向轴支链上端与电机输出轴固连,下端与末端执行器固连,通过电机旋转带动末端执行器实现整周回转。该机构可实现空间三平动以及三平动一转动两种运动模式。同时引入辅助支链,实现了多种驱动模式,避开了工作空间内的奇异点,实现了工作空间内的无奇异点运动。

技术研发人员:梁栋,石浩昊,崔满军,畅博彦,毛仪,张珺鹏,冯世顺
受保护的技术使用者:天津工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
转载请注明原文地址:https://doc.8miu.com/read-1819406.html

最新回复(0)