[发明专利]一种三维平动和一维转动的高速并联机器人

权利要求书

1.一种三维平动和一维转动的高速并联机器人，包括机器人机械本体结构、控制系统和视觉系统；其特征在于：

机器人机械本体结构，包括固定平台(I)、驱动机构(II)、支链(III)和用于安装末端执行器的动平台(IV)：

固定平台(I)上设有安装孔，用于机器人的安装和电机支撑架(14)的定位连接；固定平台上装有四个电机支撑架，四个电机支撑架(14)在固定平台(I)上轴对称安装，其上安装有带限位块(4)的上下限位支撑板(2)以及带限位开关(13)的传感器安装架(11)；

驱动机构(II)包括大扭矩伺服电机(5)和精密减速器(12)，所述精密减速器采用法兰轴式；

四条支链(III)结构相同且轴对称均匀布置，包括主动臂(6)、球关节(3)、从动臂(9)、从动臂拉簧(8)、球关节连接件(10)、从动臂连接销(25)和销端螺母(7)；主动臂(6)上端连接驱动机构(II)的精密减速器输出法兰轴，另一端通过两个球关节(3)分别连接两个相互平行的从动臂(9)，从动臂(9)两端带有球关节连接件(10)，与球关节(3)之间通过从动臂连接销(26)和销端螺母(7)固定连接，相对应的销端螺母(7)上挂有从动臂拉簧(8)；所述支链主动臂(6)采用工字型结构；所述从动臂(9)采用管型结构，材料为碳纤维；

动平台(IV)包括动平台连接板(15)、动平台支架(17)、旋转关节(16)、轴承座支架(20)、带轮连接架(23)和末端执行器放大机构；两个动平台连接板(15)相互平行，并且分别连接相对应的支链(III)从动臂(9)下端的球关节(3)；两个相互平行的动平台支架(17)通过旋转关节(16)与两个相互平行的动平台连接板(15)连接组成动平台平行四边形结构；

所述末端执行器放大机构包括小带轮(22)、大带轮(19)、同步带(24)和末端执行器法兰(18)；大带轮通过带轮连接架(23)固定安装在动平台支架(20)上；小带轮(22)通过末端执行器法兰(18)和角接触球轴承(21)安装连接在动平台支撑板(17)上，使小带轮(22)相对于平台支撑板(17)具有旋转运动；同步带传递二者之间的旋转运动，使末端执行器法兰(18)的旋转角度达到±180°，末端执行器法兰(18)上安装末端执行器。

2.如权利要求1所述的高速并联机器人，其特征在于：所述的控制系统，以网络化可编程控制器为核心，通过双总线与高速IO扩展模块组成网络，包括网络化可编程控制器、双总线、高速IO扩展模块和伺服控制器；网络化可编程控制器用于逻辑处理和数据运算并发出报文；双总线用于网络化可编程控制器与高速IO扩展模块间的数据传输；高速IO扩展模块用于接收编程自动化控制器发出的报文，并输出高速脉冲给伺服控制器，还用于负责其他IO信号的读入与输出；伺服器用于完成对伺服电机的闭环控制。

3.如权利要求1或权利要求2所述的高速并联机器人，其特征在于：所述的视觉系统，包括外接传感器、摄像头及图像处理器。其中，外接传感器用于检测被捡产品；摄像头用于被捡产品的图像采集；图像处理器对被检产品的图像经过平滑滤波，对比度增强，边缘提取，二值化等处理，与产品标准模板进行相似度匹配，提取出被检产品的坐标值与偏转角度，通过网络发送给网络化可编程控制器。