[发明专利]一种高速六自由度并联机械手

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六自由度的并联机构。

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

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提出一种轻惯量、高功率密度的高速六自由度并联机械手。

本发明一种高速六自由度并联机械手的技术方案是：该机械手包括固定架、动平台以及布置在所述固定架与动平台之间的六条结构相同的支链，所述固定架上安装有六个驱动装置，每条支链由近架杆、上连接轴、两个相互平行且等长的远架杆、和下连接轴构成；六条支链中，所有近架杆的一端分别一一对应的与安装在固定架上的六个驱动装置的输出端固接，每个驱动装置为与其固接的近架杆提供一个转动自由度；每条支链中，所述近架杆的另一端与上所述连接轴固接，两个相互平行且等长的远架杆的一端分别通过球铰链与所述上连接轴球铰接，两个相互平行且等长的远架杆、的另一端分别通过球铰链与所述下连接轴球铰接；每条支链上的所述下连接轴、所述上连接轴和两个相互平行且等长的远架杆构成一平行四边形结构，所述平行四边形结构为所述下连接轴提供三维平动；该平行四边形结构的意义在于保证所述下连接轴在机械手运动过程中始终平行于固定架。

本发明机械手中的所述动平台包括水平布置的、且相互平行的上平台和下平台，所述上平台和下平台通过一转动机构连接，所述转动机构包括与所述上平台转动连接的螺母和与所述螺母连接的螺杆，所述下平台上安装有轴承，所述螺杆由所述轴承支撑；所述上平台与所述螺杆之间、所述下平台与所述螺杆之间均分别采用虎克铰转动连接；其中，所述上平台与所述螺杆之间的虎克铰由一虎克外圈和所述螺母构成，所述下平台与所述螺杆之间的虎克铰由一虎克外圈和所述轴承构成，通过上述转动机构和两个虎克铰将上平台和下平台的相对移动转化为所述螺杆的三个转动；六条支链按照间隔排列的位置分为两组支链，其中一组支链中的三个下连接轴均与所述上平台固结，另外一组支链中的三个下连接轴均与所述下平台固结。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明机械手中的动平台采用了水平布置的上平台和下平台，并且上、下平台之间采用转动机构连接，故其结构紧凑，避免了放大机构，降低了机构复杂性的同时减少了运动部件质量，提高了运动精度，易实现高速抓取，且满足复杂抓放操作的要求。

附图说明

图1为本发明机械手的整体结构示意图；

图2为图1中所示动平台的结构示意图；

图3为图2中所示动平台上的虎克铰的结构示意图。

附图标记说明：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，10-螺母，11a、11b-虎克外圈，12-轴承，13-螺杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。