[发明专利]三自由度高刚度机器人

说明书

本发明公开了一种三自由度高刚度机器人，包括机架、三个丝杠、三个滑板、近架杆、远架杆和四个连杆，三个丝杠分别由三个电机驱动，可沿纵向移动的两个X向滑板和可沿竖向移动的Z向滑板分别以移动副与机架连接；三个滑板分别与三个丝杠以螺旋副连接；近架杆的一端与Z向滑板以虎克铰连接，远架杆的一端与近架杆的另一端以虎克铰连接，远架杆的另一端用于连接执行元件。近架杆与两个X向滑板之间连接有两个互不平行的连杆，远架杆与两个X向滑板之间连接有另外两个互不平行的连杆。四个连杆的两端分别使用球副连接，或者一端使用球副连接，另一端使用虎克铰链连接。本发明结构简单，可灵活地实现较大工作空间，刚性高，适用于重载及高精度的工况。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及串联机器人机构。

背景技术

现有的串联机器人，由于自身刚度低的原因，只能适用于搬运、焊接等对于轨迹精度要求较低，负载较轻的工况。而并联机器人虽然具备高刚度的优势，但与串联机器人相比，其又有灵活性差及工作空间小的缺点。

发明内容

本发明根据公知技术中存在的问题，提出一种三自由度高刚度机器人。本发明结构简单，可灵活地实现较大工作空间，并具有高的刚性，适用于重载及高精度的工况。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种三自由度高刚度机器人，包括机架，所述机架安装有三个丝杠，三个丝杠和分别用于驱动三个丝杠的三个电机，三个丝杠分别记为X向第一丝杠、X向第二丝杠和Z向丝杠；该机器人还包括X向第一滑板、X向第二滑板、Z向滑板、近架杆、远架杆和四个连杆，所述四个连杆分别记为第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆；所述X向第一滑板、X向第二滑板、Z向滑板分别以移动副与机架连接；所述X向第一滑板、X向第二滑板、Z向滑板分别与所述X向第一丝杠、X向第二丝杠、Z向丝杠以螺旋副连接；所述近架杆的一端与所述Z向滑板以虎克铰连接；所述第一连杆连接在所述近架杆与所述X向第一滑板之间，所述第二连杆连接在所述近架杆与X向第二滑板之间，所述第一连杆与所述第二连杆互不平行；所述远架杆的一端与所述近架杆的另一端以虎克铰连接；所述第三连杆连接在所述远架杆与所述X向第一滑板之间，所述第四连杆连接在所述远架杆与X向第二滑板之间，所述第三连杆和第四连杆互不平行；所述远架杆的另一端用于连接执行元件；四个连杆的两端与相连件的连接方式为：两端分别使用球副连接，或者一端使用球副连接，另一端使用虎克铰链连接。

进一步讲，本发明所述的三自由度高刚度机器人，其中，所述三个电机的固定法兰均与所述机架紧固连接；所述三个电机的输出轴分别与所述X向第一丝杠、X向第二丝杠、Z向丝杠固结。

三个电机分别驱动三个丝杠，三个丝杠进而驱动所述X向第一滑板、X向第二滑板和Z向滑板移动，从而使所述远架杆在空间内实现确定的三维运动；与此同时，四个连杆为仅受到拉压的二力杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可实现通过使用丝杠驱动该机器人机构，可使机构得到三自由度方向的高精度和高刚度的驱动，同时，四个连杆为仅受到拉压的二力杆，提高了机构的整体结构刚度。

附图说明

图1为本发明的三自由度高刚度机器人的结构示意图；

图中：1-机架，21-第一电机，22-第二电机，23-第三电机，3-X向第一丝杠，4-X向第二丝杠，5-Z向丝杠，6-X向第一滑板，7-X向第二滑板，8-Z向滑板，9-近架杆，10-远架杆，11a-第一连杆，11b-第二连杆，12a-第三连杆，12b-第四连杆。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1所示，本发明提出的一种三自由度高刚度机器人，包括机架1、三个丝杠、三个电机、三个滑板、四个连杆、一个近架杆9和一个远架杆10。