[发明专利]具有三维移动和一维转动的三分支四自由度机器人

说明书

本发明涉及一种具有三维移动和一维转动的三分支四自由度机器人，包括基座、运动平台以及三个并联的运动分支，三个运动分支的第一端与基座转动连接，第二端与运动平台转动连接，三个运动分支均包括分支底座、两个相互平行的第一H形连杆、两个相互平行的第二H形连杆、第一连接件、第二连接件和第一伸缩杆，其中一个运动分支还包括第二伸缩杆，第一H形连杆的第一端与分支底座第一端转动连接，第一H形连杆的第二端与第二H形连杆的第一端转动连接，第一伸缩杆两端分别与分支底座的第二端和靠近分支底座第二端的第一H形连杆的中下部转动连接，第二伸缩杆的两端分别与靠近分支底座第一端的第一H形连杆和第二H形连杆的中上部转动连接。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种具有三维移动和一维转动的三分支四自由度机器人。

背景技术

并联机器人是近几十年出现的新型机器人，这种机器人通常由基座、运动平台和以并联方式连接两者的多条运动分支组成，其驱动部件可以安装在基座上或基座附近，使它与串联结构的机器人相比具有一些独特的性能，如刚度大、对称性好、结构紧凑和动力学性能好等。斯帝瓦特(Stewart)平台是最典型的六自由度并联机器人，这种机器人由运动平台、基座和连接两者的六条可伸缩运动分支组成，通过六个运动分支的伸缩运动使运动平台实现任意位置与姿态的六维空间运动，该种机器人具有六个自由度。但是，现代生产中的许多实际操作机器人只需要具有部分自由度，这类并联机器人相对六自由度并联机器人称为少自由度并联机器人，如分别具有二、三、四和五自由度的并联机器人。在少自由度并联机器人中，具有三维移动和一维转动的且具有实用性的四自由度并联机器人并不多见。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有三维移动和一维转动的三分支四自由度机器人，可以实现三维空间移动和绕一与水平面垂直的轴线转动，具有结构简单、精度高、承载能力强和工艺性好等特点，可应用于汽车、电子、核工业、航空航天等多个现代工业领域。

本发明是这样实现的：

一种具有三维移动和一维转动的三分支四自由度机器人，其包括基座、运动平台、以及所述基座和运动平台之间并联的第一运动分支、第二运动分支和第三运动分支，所述第一运动分支、第二运动分支和第三运动分支的第一端分别通过第一转动轴与所述基座转动连接，第二端分别通过第一转动轴与所述运动平台转动连接，所述第一运动分支、第二运动分支和第三运动分支均包括分支底座、两个相互平行的第一H形连杆、两个相互平行的第二H形连杆、第一连接件、第二连接件和第一伸缩杆，所述第一H形连杆的第一端通过第二转动轴与所述分支底座的第一端转动连接，所述第一H形连杆的第二端通过第二转动轴和第二连接件与所述第二H形连杆的第一端转动连接，所述第一连接件通过第二转动轴与所述第二H形连杆的第二端转动连接，所述第一连接件的底部通过第一转动轴与所述运动平台转动连接，所述第一伸缩杆的两端分别与所述分支底座的第二端和靠近所述分支底座第二端的第一H形连杆的中下部转动连接，所述第一运动分支还包括第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的两端分别与靠近所述分支底座第一端的第一H形连杆的中上部和第二H形连杆的中上部转动连接。

优选的，所述第一转动轴为阶梯轴，所述第一转动轴的第一轴端设有轴肩，各所述第一转动轴间相互平行。

优选的，所述第一转动轴的第一轴端通过两个角接触轴承与所述基座转动连接，所述第一转动轴的第二轴端与所述分支底座的中部固定连接。

优选的，所述第一连接件的底部与所述第一转动轴的第二轴端固定连接，所述第一转动轴的第一轴端与所述运动平台转动连接。

优选的，所述第二转动轴为光轴。

优选的，所述第一伸缩杆的两端分别通过第二转动轴与所述分支底座的第二端和靠近所述分支底座第二端的第一H形连杆的中下部转动连接。

优选的，所述第一转动轴与所述第二转动轴相互垂直。