[发明专利]一种高速五自由度并联机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种机器人的具有空间五自由度的并联机构。

背景技术

目前国内对空间六自由度并联机构的研究尚集中于机械加工或测量用途的机构，而对于应用于物料抓放的可实现高速运动的空间六自由度并联机构研究较少。

国际上有少数可应用于物料抓放的空间六自由度并联机构。专利文献US20110097184A1公开了一种可实现三维平动和三维转动的并联机构，包括固定架、动平台、三自由度手腕以及对称布置在所述固定架与动平台之间的三条结构相同的支链；所述固定架上固接有驱动装置；所述动平台固接有下连接轴；每条支链包括近架杆和两个平行的远架杆以及驱动端、连接轴，所述近架杆一端与所述固定架上驱动端固接，另一端固接有上连接轴；所述两个平行的远架杆一端分别与所述上连接轴的两端球铰接，另一端分别与所述下连接轴球铰接；所述三自由度手腕固接于所述动平台；所述两个平行的远架杆之间固接有驱动端；所述连接轴一端与所述远架杆之间驱动端固接，另一端与所述三自由度手腕输入端固接。上述机构的局限在于：三自由度手腕的驱动端固接于两远架杆之间，增大该机构运动部件的质量与惯量，影响上述机构的动态性能，导致该机构难以实现高速运动。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种高速五自由度并联机械手，本发明机械手具有惯量轻、高功率密度、可实现高速运动的特点。

为了解决上述技术问题，本发明一种高速五自由度并联机械手，包括固定架和动平台，所述固定架上固接有五个驱动装置，所述固定架与动平台之间连接有五条结构相同的支链；每条支链由近架杆、上连接轴、两个平行且等长的远架杆和下连接轴构成；所述近架杆的一端与所述固定架之间通过转动副链接、并与所述驱动装置的输出端固接，所述近架杆的另一端与所述上连接轴固接；所述远架杆的一端分别与所述上连接轴球铰接，所述远架杆的另一端分别与所述下连接轴球铰接；每条支链中的上连接轴、两个平行且等长的远架杆和下连接轴构成一平行四边形结构；所述动平台包括水平布置的上平台和下平台，所述上平台和下平台将五条支链分为二组，其中一组的三条支链中的下连接轴设置在所述下平台上，另外一组的两条支链中的下连接轴设置在所述上平台上，垂直于所述上平台和下平台贯穿的设置有一摇杆，所述摇杆与所述上平台和所述下平台之间均采用虎克铰转动连接；所述下平台在与之连接的三条支链的带动下实现三维平动，所述上平台在摇杆和与所述上平台连接的两条支链的共同作用下实现三维平动；所述虎克铰将上平台和下平台之间的相对移动转化为所述摇杆的二维转动，从而使摇杆既有三个平动自由度，又有两个转动自由度。

进一步讲，所述虎克铰包括虎克内圈和虎克外圈，所述虎克内圈与虎克外圈转动连接，所述虎克内圈与所述摇杆固接，所述虎克外圈分别与所述上平台和所述下平台转动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明中动平台采用了水平布置的上平台和下平台，并且上、下平台之间采用虎克铰转动连接，不但其结构紧凑，而且省去了放大机构，降低了机构的复杂性，减少了运动部件质量，提高了运动精度，易实现高速抓取，可以满足复杂抓放操作的要求。

附图说明

图1是本发明高速五自由度并联机械手的整体机构示意图；

图2是本发明中动平台的结构示意图；

图3是本发明中虎克铰的结构示意图。

图中：1-驱动装置，2-固定架，3-近架杆，4-上连接轴，5a、5b-远架杆，6-下连接轴，7-动平台，8-上平台，9-下平台，10a、10b-虎克内圈，11a、11b-虎克外圈，12-摇杆。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，本发明一种高速五自由度并联机械手，包括固定架2和动平台7，所述固定架2上固接有五个驱动装置1，所述固定架2与动平台7之间连接有五条结构相同的支链；每条支链由近架杆3、上连接轴4、两个平行且等长的远架杆5a、5b和下连接轴6构成；所述近架杆3的一端与所述固定架2之间通过转动副链接、并与所述驱动装置1的输出端固接，所述驱动装置1为与其固接的近架杆3提供一个转动自由度,所述近架杆3的另一端与所述上连接轴4固接；所述远架杆5a、5b的一端分别与所述上连接轴4球铰接，所述远架杆5a、5b的另一端分别与所述下连接轴6球铰接；每条支链中的上连接轴4、两个平行且等长的远架杆5a、5b和下连接轴6构成一平行四边形结构。