[发明专利]一种五自由度混联机器人的重力平衡装置

说明书

一种五自由度混联机器人的重力平衡装置，是用在五自由度混联机器人上，其第一主动长度调节装置、第二主动长度调节装置和从动长度调节装置的后部分别铰接在转动支架上，转动支架的两端分别通过一个第一固定轴座连接在机器人基座上，第三主动长度调节装置位于第一主动长度调节装置、第二主动长度调节装置和从动长度调节装置的下面，且后部铰接在虎克铰上，虎克铰的两端分别通过一个第二固定轴座连接在机器人基座上，对称设置在第三主动长度调节装置两侧的两个气压缸，两个气压缸的缸体尾端分别连接在第三主动长度调节装置外管的两侧，两个气压缸的活塞杆的前端分别连接在动平台上。本发明能够将第三主动长度调节装置所承载的支撑力直接传到机器人基座上。

技术领域

本发明涉及一种重力平衡装置。特别是涉及一种五自由度混联机器人的重力平衡装置。

背景技术

专利ZL201510401279.9所公开的一种含多轴转动支架的五自由度混联机器人，其由具有三自由度并联机构和与之串接的二自由度转头组成，其中并联机构包括机架、三个可沿轴向伸长或缩短的主动调节装置、一个从动调节装置、一个动平台和一个多轴转动支架，具有工作空间/装备占地比大、制造和装配工艺型好、运动学简单等优点。然而，该机器人模块卧式放置时由于机器人自身重力的影响，使得其中一个主动调节装置中的电机负载远大于另外两个主动调节装置中的电机负载，严重制约了机器人高速特性的实现。针对这种五自由度混联机器人，天津大学提出了一种重力自平衡装置。

专利CN107351124A公开了一种五自由度混联机器人的重力平衡装置，其由安装在机器人转动支架后部的悬伸支架、两个安装轴座以及连接于悬伸支架与安装轴座之间的两个气缸组成，其中所述的气缸也为恒压气缸，可保证气缸沿轴向恒定推力的实现，气缸两端分别与悬伸支架和安装轴座通过球铰连接，这种重力平衡装置可以部分平衡掉重力场对电机静态保持力矩的影响。然而，该重力平衡装置所占用的空间较大，在机器人运动过程当中易与机器人自身产生机械干涉。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种占用空间更小，结构更为简单的五自由度混联机器人的重力平衡装置。

本发明所采用的技术方案是：一种五自由度混联机器人的重力平衡装置，是用在由相连接的二自由度转头和动平台，以及前端分别铰接在所述动平台后端面上的第一主动长度调节装置、第二主动长度调节装置、第三主动长度调节装置和从动长度调节装置构成的五自由度混联机器人上，其中，所述第一主动长度调节装置、第二主动长度调节装置和从动长度调节装置的后部分别铰接在转动支架上，所述转动支架的两端分别通过一个第一固定轴座连接在机器人基座上，所述第三主动长度调节装置位于第一主动长度调节装置、第二主动长度调节装置和从动长度调节装置的下面，且后部铰接在虎克铰上，所述虎克铰的两端分别通过一个第二固定轴座连接在机器人基座上，其特征在于，重力平衡装置包括有对称设置在所述第三主动长度调节装置两侧的能够将第三主动长度调节装置所需承载的支撑力直接传到机器人基座上的两个气压缸，两个所述气压缸的缸体尾端分别连接在所述第三主动长度调节装置外管的两侧，两个所述气压缸的活塞杆的前端分别连接在动平台上。

所述动平台上在连接所述第三主动长度调节装置的第三球铰的两侧分别设置有一个连接轴座，所述第三主动长度调节装置的外管上设置有气压缸支撑件，所述气压缸支撑件的两端在位于所述第三主动长度调节装置外管的两侧相对称的分别设置有连接座，两个所述气压缸的缸体尾端分别铰接在所对应的连接座上，两个所述气压缸的活塞杆的前端分别铰接在所对应的连接轴座。

两个所述气压缸是能够保证所述气压缸沿轴向实现恒定推力的恒压气压缸。

本发明的一种五自由度混联机器人的重力平衡装置，可完全或部分平衡掉机器人自身重力对电机静态保持力矩的影响，实现机器人的重力自平衡，有利于提高这种五自由度混联机器人的静动态特性。本发明具有如下优点：

1.所述的五自由度混联机器人重力平衡装置尺寸较小，结构简单，易于安装，在机器人运动过程中不易与机器人自身产生机械干涉，可行性较好。