[发明专利]一种改进型Delta并联机构机器人

说明书

技术领域

本发明属于并联机器人机构技术领域，涉及Delta并联机构，在传统Delta并联机器人的基础上进行了改进，使其具有了更加优良的运动性能。

背景技术

Delta并联机器人最早是在1985年由R.clavel提出的，因其基座平台和运动平台都呈三角形形状而得名。Delta机器人作为并联机构的一种，具有上述的诸多优点和各种可能的应用，是目前商业应用最成功的机器人之一。Clavel在1988年提出了分支中含有球面四杆机构的Delta并联机器人，被视为三自由度移动并联机构的一个里程碑，该机构包含12个球副，9个转动副和17个构件，由于驱动电机置于定平台上和轻质连杆的使用，Delta机构可以获得高达12g的加速度，非常适于完成小质量物体的拿放操作。当在运动平台上装上适当的末端执行器后，特别适用于电子元器件的快速装配插接。在轻工业中的包装，拾取和放置操作，医学手术等也有较多应用。

在国外Delta机器人已经成功的应用在大范围的领域中，而且取得了不错的业绩。例如，在瑞士，巧克力生产商弗雷，采用由博世的包装技术公司提供的新的生产线，这条生产线上，八个Delta机器人将巧克力放到泡沫盒里，再把泡沫盒放到纸箱里，减少了弗雷公司的工作量，最主要的是整个操作系统简便易行，只需简单的修改一下操作系统就可以适应新的包装规格，这种简易性使得该公司可以快速而从容的应对市场的新需求。

但是至今为止，Delta并联机器人的驱动系统大多为三个电机分别驱动转动副，从而带动三组平行四边形支链机构，实现动平台的平动，从而实现机器人的快速抓取等动作（如图1）。但是这类Delta并联机器人受自身产生的震动影响较大，在用于生产时需要加载防震装置，或者加装防震性能较好的安装支架，使得Delta机器人的使用成本、整体移动、运输的成本大大增加。为用户带来了不便。随着Delta并联机器人的发展出现了如图2所示的进行改进过后的Delta机器人，虽然与图1比较这种结构在机构震动性方面得到了改善，但是经进行工作空间分析发现，在杆长、定平台半径，动平台半径，以及在Z轴方向运动行程相同的情况下，图2所示结构较图1所示的结构在工作运动范围上明显减小。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种改进型Delta并联机器人机构，采用设计成与平面具有一定角度的三组电机驱动直线导轨分别带动三组平行四边形杆件，在不改变原有工作空间的基础上，有效的缓解了设备整体使用时产生的震动对工业生产应用所产生的影响，使设备在使用时运动性能更加可靠。

本发明采用以下技术方案来实现：

本发明包括

一种改进型Delta并联机器人，其机械部分包括三组电动直线导轨，三个步进电机，三组平行四边形支链，动平台，定平台；所述的三组电动直线导轨在水平面上的投影夹角均为120°，在周向均匀布置。三组导轨与水平面夹角为45°三组电动直线导轨中心线汇聚于一点；三组步进电机分别放置在直线导轨的底部，固定在定平台上，分别带动三组直线导轨上的连接件使连接件沿直线导轨的方向运动；连杆的一端分别与分别与三组直线导轨上的连接件通过球铰相互铰接，另一端与动平台通过球铰相互铰接，分别组成三组平行四边形支链，在连接件沿导轨运动时，带动平行四边形支链运动，从而带动动平台运动。

所述的一种改进型Delta并联机器人，其还包括控制部分；所述的控制部分包括倍福2521-0024高速运动控制模块，与所述控制模块相连的三个步进电机驱动器，为所述控制模块和步进电机供电的电源；所述的三个步进电机驱动器分别与所述的三组步进电机相连。

倍福2521-0024高速运动控制模块通过以太网采用EtherCat总线进行通讯。

本发明一种改进型Delta并联机器人与传统的Delta并联机器人相比，具有以下明显的优势和有益效果：

本发明的一种改进型Delta并联机器人在水平面上的投影三组电动直线导轨夹角均为120°，在主视图面内的投影三组直线导轨均与水平面夹角为45°，这种结构保证了整体设备运行时的稳定性。由于采用移动副带动平行四边形杆件驱动动平台，使得与原有Delta并联机器人相比电机在损耗相同功率的情况下可以抓取更重的物体，抓取精度得到提高，延长了整体设备的使用寿命。设备结构紧凑，体积质量减小。

附图说明

图1：为传统的Delta并联机器人的结构图一；

图2：为传统的Delta并联机器人的结构图二：

图3：为本发明的控制系统的结构图；