[发明专利]一种三自由度并联机器人机构

说明书

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及一种三自由度并联机器人机构。

背景技术

轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装等作业往往需要末端执行器在空间中进行高速作业的机械手，因此采用多自由度空间并联机械手则显得没必要，或制造成本太高。专利CN1355087A公开了一种实施例机构，该机构包括机架、动平台和两个支链，所述动平台上设有执行器；所述机架的两端和中心位置分别安装伺服电机；所述动平台通过两个分支与机架连接，形成并联闭环结构；所述两个支链各含有两个平行四边形结构，分别作为驱动杆组和从动杆组，各运动件之间完全采用转动铰链连接；所述执行器由机架中心伺服电机通过传动轴带动移动或旋转。然而，在平动并联机器人机构中，采用动平台上的执行器通过传动轴与机架上的电机相连的方法缩小了机构的工作空间范围，限制了末端执行器加速度的提高，使得位置和姿态精度难以保证。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种三自由度并联机器人机构，该机器人机构是一种立体的实现平面二自由度、末端执行器旋转自由度的可连续旋转三自由度的并联机器人机构。

本发明所提供的一种三自由度并联机器人机构包括机架10、运动支链、动平台、滚珠丝杠15以及末端执行器7；所述动平台由第一动平台16、第二动平台17组成，所述第二动平台17位于所述第一动平台16的上方，所述第一动平台16、第二动平台17相互平行设置；所述滚珠丝杠15与所述第一动平台16固接的导向套构成回转副，所述滚珠丝杠15与所述第二动平台17固接的滚珠丝杠螺母构成螺旋副；所述滚珠丝杠15的末端固接末端执行器7；所述运动支链由第一驱动支链和第二驱动支链组成；所述第一驱动支链由第一主动臂4、第二主动臂2、连动臂3和第一从动臂5组成；所述第一主动臂4的杆长与所述连动臂3的杆长相等；所述第一主动臂4与第二主动臂2同心设置；所述第一主动臂4与所述第一从动臂5之间采用转动铰链连接，所述第二主动臂2与所述连动臂3之间采用转动铰链连接，所述连动臂3与所述第一从动臂5之间采用转动铰链连接；所述第一从动臂5通过转动铰链与所述第一动平台16连接；所述第一主动臂4、第二主动臂2、连动臂3和第一从动臂5构成平行四边形结构；所述第二驱动支链由第三主动臂12、第二从动臂9、外副主动臂13、内副从动臂8和连杆架11组成；所述第三主动臂12的杆长与所述外副主动臂13的杆长相等，所述第二从动臂9的杆长与所述内副从动臂8的杆长相等；所述外副主动臂13的两端分别通过球铰链与所述机架10以及所述连杆架11的一端连接；所述内副从动臂8的两端分别与所述第二动平台17以及所述连杆架11的另一端通过球铰链连接；所述第三主动臂12、所述第二从动臂9分别通过转动铰链与所述连杆架11连接；所述第二从动臂9通过转动铰链与所述第二动平台17连接；所述第三主动臂12、外副主动臂13、机架10以及连杆架11的一端构成平行四边形结构，所述第二从动臂9、内副从动臂8、第二动平台17以及连杆架11的另一端构成平行四边形结构；所述连杆架11的两端相对于所述连杆架10的中心构成固定角度，所述连杆架11的两端分别通过球铰链与所述外副主动臂13以及所述内副从动臂8连接；所述机架10上设有第一驱动装置1、第二驱动装置6和第三驱动装置14；所述第一驱动支链的第一主动臂4、第二主动臂2分别由所述第一驱动装置1、第二驱动装置6驱动旋转；所述第二驱动支链的第三主动臂12由所述第三驱动装置14驱动旋转。

所述的第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置采用伺服电机－减速器结构。

本发明由第一驱动支链驱动第一动平台16，保证末端执行器7位置精度，由第二驱动支链驱动第二动平台17，保证末端执行器7姿态精度。

本发明与现有技术相比，具有以下技术特点：

（1）本发明的末端执行器的两平动一转动自由度分别由不同的驱动支链驱动；

（2）本发明的末端执行器的工作空间范围相对于其他发明的由其机架上的驱动装置通过传动部件带动末端执行器的工作空间范围更大，且灵活性更高；

本发明所提供的机器人机构，分别以不同驱动支链来实现末端执行器7的二平动一转动，有效提高了机构的灵活性，简化了并联机器人机构，同时较好地保持了机构的惯性小，高速度高加速度，高定位精度和重复定位精度的特点。