[发明专利]具有三维移动和一维转动的四分支四自由度工业机器人

说明书

本发明公开一种具有三维移动和一维转动的四分支四自由度工业机器人，其包括底座、运动平台和以并联方式连接底座和运动平台的第一运动分支、第二运动分支、第三运动分支和第四运动分支。四条运动分支中各有一个伺服电机驱动，其中第一运动分支和第三运动分支结构相同，第二运动分支和第四运动分支结构相同。第四运动分支与第一运动分支的结构，除其伺服电机的相关安装位置不同以外，其组成及组成件间的连接形式均相同。工件或夹具安装在运动平台上，通过四条运动分支对应的伺服电机的驱动，实现运动平台的三维移动和一维转动。本发明在现代工业领域需要三维移动和一维转动的作业中有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人领域，特别是涉及一种具有三维移动和一维转动的四分支四自由度工业机器人。

背景技术

早期的工业机器人通常采用串联结构，即以串联机构为其机构原形，该种工业机器人主要存在结构复杂、刚度低、惯性大等不足。为了克服这些不足，人们又把注意力转向了以并联机构为原形的并联结构机器人，这种机器人通常由底座、运动平台和以并联方式连接两者的多条运动分支组成，其所有驱动电机都可以安装在底座上或底座附近，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、底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，该种机器人亦即具有六个自由度。但是，现代生产中的许多实际操作并联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。

在本申请人的早期申请CN101417423A中公开一种3-2-1结构三维移动工业机器人，其中六条两端带有球铰的等长刚性支杆按3、2、1分为第一、第二、第三组，第一组的三条刚性支杆的一端球铰与运动平台相联，另一端的球铰与第一连接件相联；第二组的二条刚性支杆的一端球铰与运动平台相联，另一端的球铰与第二连接件相联；第三组的刚性支杆的一端球铰与运动平台相联，另一端球铰与第三连接件相联；第一连接件、第二连接件和第三连接件分别安装在三个直线移动驱动单元的滑台上，三个直线移动驱动单元在基座上呈交叉布置。通过三个直线移动驱动单元的驱动，可实现运动平台的三维移动。在少自由度并联机器人中，具有三维空间移动和一维转动的且具有实用性的四分支四自由度机器人则是不多见。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有全新构型的具有三维移动和一维转动的四自由度工业机器人，该机器人具有工作空间大、精度高和工艺性好的优点，可应用于木工家具、汽车、电子、核工业、航空航天等现代工业领域。

本发明所采用的技术方案是：