一種含多軸轉(zhuǎn)動支架的五自由度混聯(lián)機(jī)器人，在第一轉(zhuǎn)動支架的兩側(cè)端各通過一自由度鉸鏈旋轉(zhuǎn)地連接有第一固定軸座，第二轉(zhuǎn)動支架的兩側(cè)端各通過一自由度鉸鏈旋轉(zhuǎn)地連接有第二固定軸座，第一長度調(diào)節(jié)裝置的一端貫穿第一轉(zhuǎn)動支架與動平臺固定連接，第二長度調(diào)節(jié)裝置和第三長度調(diào)節(jié)裝置設(shè)置于第一長度調(diào)節(jié)裝置的兩側(cè)，且一端分別貫穿第一轉(zhuǎn)動支架與動平臺連接，第一長度調(diào)節(jié)裝置、第二長度調(diào)節(jié)裝置和第三長度調(diào)節(jié)裝置的中部分別鉸接在第一轉(zhuǎn)動支架上，第四長度調(diào)節(jié)裝置的一端貫穿第二轉(zhuǎn)動支架與動平臺連接，第四長度調(diào)節(jié)裝置的中部鉸接在第二轉(zhuǎn)動支架上。本實(shí)用新型專利技術(shù)有效地減少了構(gòu)件數(shù)目降低了制造成本，具有良好的制造和裝配工藝性，便實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種混聯(lián)機(jī)器人。特別是涉及一種含多軸轉(zhuǎn)動支架的五自由度混聯(lián)機(jī)器人。
技術(shù)介紹
專利GB2173472(或 EP0200369、US4790718)、SE8502327 (或 US4732525)和EP0674969 (或US6336375)所公開的一類帶定位頭的空間混聯(lián)機(jī)器人，包括三個(gè)可沿軸向伸長或縮短的主動調(diào)節(jié)裝置；所述調(diào)節(jié)裝置的一端通過鉸鏈緊固于固定架上，另一端通過鉸鏈與動平臺連接；該結(jié)構(gòu)中還有一從動調(diào)節(jié)裝置，所述的從動調(diào)節(jié)裝置一端與所述的定位頭固定連接，另端通過鉸鏈與固定架連接，以限制定位頭的某幾個(gè)自由度。然而，此類機(jī)器人由于與連接定位頭的主動長度調(diào)節(jié)裝置的鉸鏈為三自由度鉸鏈，且各長度調(diào)節(jié)裝置分別通過一個(gè)二自由度鉸鏈與機(jī)架連接，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)鉸鏈數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目居多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。專利CN102699899 A所公開的一種過約束高剛度多坐標(biāo)混聯(lián)機(jī)器人，同樣包括三個(gè)可沿軸向伸長或縮短的主動調(diào)節(jié)裝置和一條從動調(diào)節(jié)裝置；其中兩條主動調(diào)節(jié)裝置通過單自由度鉸鏈與動平臺連接，對稱地設(shè)置在從動調(diào)節(jié)裝置的左右兩側(cè)，且所述兩條主動調(diào)節(jié)裝置和從動調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)動平面為同一平面；另外一個(gè)主動調(diào)節(jié)裝置通過三自由度的球鉸鏈與動平臺連接，設(shè)置在從動調(diào)節(jié)裝置的下方。該機(jī)器人減少了機(jī)構(gòu)中鉸鏈自由度數(shù)目，但為過約束機(jī)構(gòu)，對零部件的制造和安裝有很嚴(yán)格的要求。此外，各長度調(diào)節(jié)裝置分別通過一個(gè)二自由度鉸鏈與機(jī)架連接，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動構(gòu)件數(shù)量較多，而且機(jī)架制造工藝比較復(fù)雜。專利CN1212221 C公開了一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人，由具有兩自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)和與之串聯(lián)的二自由度轉(zhuǎn)頭組成。然而此機(jī)器人的并聯(lián)部分僅能實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動，需要串接在平動或轉(zhuǎn)動自由度的機(jī)構(gòu)上才能實(shí)現(xiàn)空間運(yùn)動。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，提供一種有效地減少了構(gòu)件數(shù)目、降低了制造成本，便于實(shí)時(shí)控制的含多軸轉(zhuǎn)動支架的五自由度混聯(lián)機(jī)器人。本技術(shù)所采用的技術(shù)方案是:一種含多軸轉(zhuǎn)動支架的五自由度混聯(lián)機(jī)器人，包括有定位頭和末端與定位頭串接的動平臺，以及第一長度調(diào)節(jié)裝置、第二長度調(diào)節(jié)裝置、第三長度調(diào)節(jié)裝置和第四長度調(diào)節(jié)裝置，還設(shè)置有第一轉(zhuǎn)動支架和第二轉(zhuǎn)動支架，所述第一轉(zhuǎn)動支架的兩側(cè)端分別各通過一自由度鉸鏈旋轉(zhuǎn)地連接有一個(gè)第一固定軸座，所述第二轉(zhuǎn)動支架的兩側(cè)端分別各通過一自由度鉸鏈旋轉(zhuǎn)地連接有一個(gè)第二固定軸座，所述第一長度調(diào)節(jié)裝置的一端貫穿所述第一轉(zhuǎn)動支架的中部與動平臺固定連接，所述第二長度調(diào)節(jié)裝置和第三長度調(diào)節(jié)裝置的一端分別貫穿所述第一轉(zhuǎn)動支架對應(yīng)地通過第二鉸鏈和第三鉸鏈與動平臺連接，所述第二長度調(diào)節(jié)裝置和第三長度調(diào)節(jié)裝置對稱地設(shè)置于第一長度調(diào)節(jié)裝置的兩側(cè)，所述第一長度調(diào)節(jié)裝置、第二長度調(diào)節(jié)裝置和第三長度調(diào)節(jié)裝置的中部分別各通過具有一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在第一轉(zhuǎn)動支架上，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置的一端貫穿第二轉(zhuǎn)動支架通過第四鉸鏈與動平臺連接，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置的中部通過具有一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度鉸鏈旋轉(zhuǎn)地連接在第二轉(zhuǎn)動支架上。所述第四鉸鏈為具有三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的球鉸鏈，且三個(gè)轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點(diǎn)。連接所述第一固定軸座和第一轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第一轉(zhuǎn)動支架和第一長度調(diào)節(jié)裝置的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；連接所述第二固定軸座和第二轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動軸線與連接所述第二轉(zhuǎn)動支架和第四長度調(diào)節(jié)裝置的轉(zhuǎn)動軸線垂直相交；連接所述第一長度調(diào)節(jié)裝置和第一轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動軸線、連接所述第二長度調(diào)節(jié)裝置和第一轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動軸線以及連接所述第三長度調(diào)節(jié)裝置與第一轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動軸線這三條軸線相互平行，所述第一長度調(diào)節(jié)裝置、第二長度調(diào)節(jié)裝置和第三長度調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)動平面為同一平面。所述第一轉(zhuǎn)動支架包括有一體形成的位于中部的能夠貫穿第一長度調(diào)節(jié)裝置并用于實(shí)現(xiàn)第一長度調(diào)節(jié)裝置與第一轉(zhuǎn)動支架旋轉(zhuǎn)連接的中心孔，位于所述中心孔的兩側(cè)分別能夠貫穿第二長度調(diào)節(jié)裝置和第三長度調(diào)節(jié)裝置并用于實(shí)現(xiàn)第二長度調(diào)節(jié)裝置和第三長度調(diào)節(jié)裝置與第一轉(zhuǎn)動支架旋轉(zhuǎn)連接的第二側(cè)孔和第三側(cè)孔，以及分別位于第一轉(zhuǎn)動支架兩側(cè)端的用于實(shí)現(xiàn)第一轉(zhuǎn)動支架與兩個(gè)第一固定軸座旋轉(zhuǎn)連接的兩個(gè)側(cè)端孔，其中，所述的兩個(gè)側(cè)端孔同軸，軸線為縱軸，所述中心孔、第二側(cè)孔和第三側(cè)孔的軸線分別為第一橫軸、第二橫軸、第三橫軸且三條軸線相互平行，所述第一橫軸和縱軸垂直相交。所述的第一長度調(diào)節(jié)裝置包括有:第一伸縮桿和套在所述第一伸縮桿上的內(nèi)圈，所述內(nèi)圈的外周面上形成有用于與所述的第一轉(zhuǎn)動支架鉸接的第一連接銷軸，所述的第一伸縮桿上沿軸向固定設(shè)置有導(dǎo)軌，所述內(nèi)圈的內(nèi)周面上對應(yīng)所述導(dǎo)軌固定設(shè)置有能夠滑動地嵌入在所述導(dǎo)軌內(nèi)使所述第一伸縮桿與所述內(nèi)圈構(gòu)成移動副的滑塊。所述的第二長度調(diào)節(jié)裝置、第三長度調(diào)節(jié)裝置和第四長度調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括:外管，伺服電機(jī)和第二伸縮桿，所述伺服電機(jī)連接在外管的一端，所述第二伸縮桿的一端插入在所述外管的另一端內(nèi)，其中，所述外管的外周面上設(shè)置有用于與所述的第一轉(zhuǎn)動支架或第二轉(zhuǎn)動支架鉸接的第二連接銷軸，所述的第二伸縮桿上沿軸向設(shè)置有鍵槽，所述外管的內(nèi)周面上固定連接有能夠嵌入到所述鍵槽內(nèi)，并與鍵槽配合，使外管和第二伸縮桿構(gòu)成移動副的導(dǎo)向鍵，所述第二伸縮桿插入到外管內(nèi)的這一端固定連接有螺母，所述伺服電機(jī)的驅(qū)動部連接絲杠，所述螺母與所述絲桿螺紋連接構(gòu)成螺旋移動副，實(shí)現(xiàn)第二伸縮桿相對外管前后移動，所述第二伸縮桿的另一端對應(yīng)連接第二鉸鏈或第三鉸鏈或第四鉸鏈。所述的第二鉸鏈和第三鉸鏈均為具有一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈；連接所述第二長度調(diào)節(jié)裝置與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線和連接所述第三長度調(diào)節(jié)裝置與動平臺的轉(zhuǎn)動軸線分別與連接所述第一長度調(diào)節(jié)裝置與第一轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動軸線相互平行。所述的第二鉸鏈和第三鉸鏈均為具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈，且兩個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點(diǎn)。所述的第二鉸鏈和第三鉸鏈均為具有三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的球鉸鏈，且三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的轉(zhuǎn)動軸線不共線但相交于一點(diǎn)。所述的第二長度調(diào)節(jié)裝置、第三長度調(diào)節(jié)裝置和第四長度調(diào)節(jié)裝置還能夠采用液壓或氣壓驅(qū)動結(jié)構(gòu)替換伺服電機(jī)。本技術(shù)的一種含多軸轉(zhuǎn)動支架的五自由度混聯(lián)機(jī)器人，具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:1.第一、第二和第三長度調(diào)節(jié)裝置共用同一個(gè)轉(zhuǎn)動支架，與專利SE8502327所公開的機(jī)器人相比，機(jī)構(gòu)中鉸鏈自由度數(shù)目減少了 6個(gè)，與專利CN102699899 A所公開機(jī)器人相比，機(jī)構(gòu)中鉸鏈自由度數(shù)目減少了 2個(gè)，有效地減少了構(gòu)件數(shù)目、降低了制造成本；2.采用四個(gè)固定軸座代替靜平臺可大幅度減少整機(jī)質(zhì)量，且可將其安裝到不同的機(jī)架上，以便搭建不同的裝備和制造系統(tǒng)；同時(shí)，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也使得在第一固定軸座和第一轉(zhuǎn)動支架連接的轉(zhuǎn)動副、第一轉(zhuǎn)動支架和第一長度調(diào)節(jié)裝置連接的轉(zhuǎn)動副、第一長度調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的移動副處很方便地安裝角度編碼器或者光柵尺，以便實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；3.第一轉(zhuǎn)動支架上的安裝孔均在水平或豎直方向，具有良好的制造和裝配工藝性；4.第一、第二、第三長度調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)動平面共面，使得運(yùn)動學(xué)正、逆解均具有解析解，便于實(shí)時(shí)控制；5.第二鉸鏈和第三鉸鏈具有多種實(shí)現(xiàn)形式，便于針對不同工況權(quán)衡選擇。【附圖說明】圖1是本技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的后視圖；圖3a是本技術(shù)第一轉(zhuǎn)動支架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b是圖3a的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種含多軸轉(zhuǎn)動支架的五自由度混聯(lián)機(jī)器人，包括有定位頭（6）和末端與定位頭（6）串接的動平臺（5），以及第一長度調(diào)節(jié)裝置（13）、第二長度調(diào)節(jié)裝置（23）、第三長度調(diào)節(jié)裝置（33）和第四長度調(diào)節(jié)裝置（43），其特征在于，還設(shè)置有第一轉(zhuǎn)動支架（12）和第二轉(zhuǎn)動支架（42），所述第一轉(zhuǎn)動支架（12）的兩側(cè)端分別各通過一自由度鉸鏈旋轉(zhuǎn)地連接有一個(gè)第一固定軸座（11），所述第二轉(zhuǎn)動支架（42）的兩側(cè)端分別各通過一自由度鉸鏈旋轉(zhuǎn)地連接有一個(gè)第二固定軸座（41），所述第一長度調(diào)節(jié)裝置（13）的一端貫穿所述第一轉(zhuǎn)動支架（12）的中部與動平臺（5）固定連接，所述第二長度調(diào)節(jié)裝置（23）和第三長度調(diào)節(jié)裝置（33）的一端分別貫穿所述第一轉(zhuǎn)動支架（12）對應(yīng)地通過第二鉸鏈（24）和第三鉸鏈（34）與動平臺（5）連接，所述第二長度調(diào)節(jié)裝置（23）和第三長度調(diào)節(jié)裝置（33）對稱地設(shè)置于第一長度調(diào)節(jié)裝置（13）的兩側(cè)，所述第一長度調(diào)節(jié)裝置（13）、第二長度調(diào)節(jié)裝置（23）和第三長度調(diào)節(jié)裝置（33）的中部分別各通過具有一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度的鉸鏈連接在第一轉(zhuǎn)動支架（12）上，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置（43）的一端貫穿第二轉(zhuǎn)動支架（42）通過第四鉸鏈（44）與動平臺（5）連接，所述第四長度調(diào)節(jié)裝置（43）的中部通過具有一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度鉸鏈旋轉(zhuǎn)地連接在第二轉(zhuǎn)動支架（42）上。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃田，董成林，劉海濤，秦旭達(dá)，梅江平，劉祺，汪滿新，
申請(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：新型
國別省市：天津;12
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。