[发明专利]三自由度混联机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及工业与农业机器人技术领域，尤其涉及一种与机械手腕配合使用的三自由度混联机械臂。

背景技术

工业或农业中使用的机器人机械臂一般采用串联的关节式形式，串联形式包括直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型以及关节坐标型。

直角坐标型机械臂虽然位置精度高，但其动作范围小，灵活性差，占地面积大；

圆柱坐标型机械臂的位置精度仅次于直角坐标型，但移动轴的设计较为复杂；

球坐标型机械臂占地面积较小，结构紧凑，位置精度尚可，重量较轻，但避障性差有平衡问题。

关节坐标型结构紧凑、灵活性大、占地空间小工作范围大但位置精度较低，有平衡问题，控制存在耦合故比较复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种三自由度混联机械臂，其刚度优良、稳定性好、控制方式简单，并且具有位置精度高，避障性，占地面积小，重量小的特点。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种三自由度混联机械臂，包括下连杆、上连杆、第一下伸缩杆、第二下伸缩杆和第三上伸缩杆；其中，

所述下连杆的一端与所述机架铰接，另一端与所述上连杆铰接；

所述第一下伸缩杆和第二下伸缩杆组成并联形式，用于调节所述下连杆上与所述上连杆铰接的一端的位置；

所述第一下伸缩杆和第二下伸缩杆的一端分别与所述机架铰接，另一端分别与所述下连杆的侧壁铰接；

所述第三上伸缩杆，与所述第一下伸缩杆和第二下伸缩杆组成串联形式，两端分别铰接所述上连杆和所述下连杆的侧壁，用于调节所述上连杆末端的位置。

优选地，所述下连杆通过虎克铰与所述机架铰接，通过铰链与所述上连杆连接。

优选地，所述第三上伸缩杆通过铰链分别与所述上连杆和下连杆铰接。

优选地，所述第一下伸缩杆和第二下伸缩杆分别通过球铰与机架铰接。

优选地，所述第一下伸缩杆和第二下伸缩杆分别通过虎克铰与下连杆铰接。

优选地，所述第一下伸缩杆与第二下伸缩杆的夹角为30°-60°。

优选地，所述上连杆与下连杆之间的最小夹角的范围为10°-30°。

(三)有益效果

本发明通过采用了三个直线驱动元件，即第一下伸缩杆、第二下伸缩杆和第三上伸缩杆，可使机械臂的末端到达活动范围内的任意一点，其控制简单，稳定性好，所述第一下伸缩杆与第二下伸缩杆组成并联形式，增加了机械臂的刚性，此外，本发明还具有位置精度高，避障性，占地面积小，重量小的特点。

附图说明

图1为本发明所述三自由度混联机械臂的结构图；

图2为本发明所述三自由度混联机械臂工作过程的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明所述三自由度混联机械臂，包括下连杆1、上连杆2、第一下伸缩杆3、第二下伸缩杆4和第三上伸缩杆5；其中，

所述下连杆1的一端与所述机架6铰接，另一端与所述上连杆2铰接；例如：所述下连杆1通过虎克铰7与所述机架6铰接，通过铰链9与所述上连杆2连接。

所述第一下伸缩杆3和第二下伸缩杆4组成并联形式，用于调节所述下连杆1上与所述上连杆2铰接的一端的位置；

所述第一下伸缩杆3和第二下伸缩杆4的一端分别与所述机架6铰接，另一端分别与所述下连杆1的侧壁铰接；例如：所述第一下伸缩杆3和第二下伸缩杆4分别通过球铰8与机架6铰接。所述第一下伸缩杆3和第二下伸缩杆4分别通过虎克铰7与下连杆1的侧壁铰接。可使所述第一下伸缩杆3与第二下伸缩杆4的夹角为30°-60°。例如：30°、45°或60°。

所述第三上伸缩杆5，与所述第一下伸缩杆3和第二下伸缩杆4组成串联形式，两端分别铰接所述上连杆2和所述下连杆1的侧壁，用于调节所述上连杆2末端的位置。

例如：所述第三上伸缩杆5通过铰链9分别与所述上连杆2和下连杆1铰接。可使所述上连杆2与下连杆1之间的最小夹角，即当所述第三上伸缩杆5最短时所述上连杆2与下连杆1之间的夹角即最小夹角的范围为10°-30°。例如：14°、20°或30°。