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CN106002936B - 一种三平移一转动并联机器人平台操作手 - Google Patents

一种三平移一转动并联机器人平台操作手 Download PDF

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CN106002936B CN201610402568.5A CN201610402568A CN106002936B CN 106002936 B CN106002936 B CN 106002936B CN 201610402568 A CN201610402568 A CN 201610402568A CN 106002936 B CN106002936 B CN 106002936B
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杨廷力
孟庆梅
邓嘉鸣
李家宇
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Beijing Zhichanhui Technology Co ltd
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Changzhou University
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

一种三平移一转动并联机器人平台操作手，包含动平台(1)、静平台(0)、两条相同的混合型第I支链、第Ⅱ支链，和两条无约束型S‑S‑R或S‑P‑S支链，混合型第I支链中的第一个4R平行四边形(abcd)的短边杆一(2)，与机架(0)以转动副一(R11)连接，其短边杆二(3)也为第二个4R平行四边形(ehgf)的短边杆；而第二个4R平行四边形(ehgf)的短边杆三(4)，与动平台(1)以转动副二(R12)连接，且转动副一(R11)与转动副二(R12)的轴线均平行于动平台(1)平面的法线；混合型第Ⅱ支链的结构与混合型第I支链相同，且其上的转动副三(R22)与转动副四(R21)的轴线也平行于动平台(1)平面的法线。该种操作手的耦合度低(k＝1)、结构简单、制造容易。

Description

一种三平移一转动并联机器人平台操作手
技术领域
本发明涉及一种三平移一转动并联机器人平台操作手，为机器人操作手等提供一个新型的三平移一转动并联操作手。
背景技术
并联结构的操作手，特别是实现空间三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位装配、搬运、分拣、上下料等工艺上发挥了很好的作用；而具有三平移一转动功能的并联操作手，在需要调整工件角度姿态的场合下，更是不可缺少。为此，1988年R.Clavel在三平移Delta操作手的基础上，再串联一条R-U-P-U-R支链或S-P-S支链，构成了一个具有三平移一转动功能的混联操作手；2003年杨廷力申请的专利200310106012.4，提出了一组5个三平移一转动并联机构，但没有研制样机；2000后Pierrot等相继发明了H4、I4、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一转动)操作手，黄田教授开发了四自由度三平移一转动的Cross-IV型高速搬运机器人；而专利201210435375.1提出了一种单平台实现三平移一转动的并联机构，并研制了样机。但上述这些机构结构复杂，机构耦合度k均较大(k＝2)，这使得机构的运动学正解和动力学求解十分困难，从而影响了其开发与应用。因此，实现三平移一转动功能的新型结构都需要发展，需要创造出优于现有机构的新机型。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术的不足，而提供一类新的三平移一转动并联机器人操作手，它们具有刚性好、结构较简单、易于精密加工；运动学正解和动力学求解比较容易等优点。
本发明提供的一种三平移一转动并联机器人平台操作手，包含动平台(1)、静平台(0)、两条相同的混合型第I支链、第Ⅱ支链，和两条无约束型S-S-R或S-P-S支链，其特征是：混合型第I支链中的第一个4R平行四边形(abcd)的短边杆一(2)，与静平台(0)以转动副一(R11)连接，其短边杆二(3)也为第二个4R平行四边形(ehgf)的短边杆；而第二个4R平行四边形(ehgf)的短边杆三(4)，与动平台(1)以转动副二(R12)连接，且转动副一(R11)与转动副二(R12)的轴线均平行于动平台(1)平面的法线；混合型第Ⅱ支链的结构与混合型第I支链相同，且其上的转动副三(R22)与转动副四(R21)的轴线也平行于动平台(1)平面的法线；同时，动平台(1)再用两条无约束型S-S-R或S-P-S支链与静平台(0)连接；
同时，动平台(1)上的两个球副可以重合为一个二重球副；
进一步，每条支链上与静平台(0)联接的四个转动副为驱动副，可以用移动副来替代；且当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该装置就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人平台操作手，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。
附图说明
附图1为本发明的实施例之一的结构简图示意图。
附图2为本发明的实施例之二的结构简图示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。
附图1所示的并联机构可为本发明的实施例之一，其技术方案是这样的：一种三平移一转动并联机器人平台操作手，包含动平台1、静平台0，以及两条相同的混合型第I支链、第Ⅱ支链，和两条无约束型S-S-R支链，混合型第I支链中的第一个4R平行四边形abcd的短边杆一2，与静平台0以转动副一R11连接，其短边杆二3也为第二个4R平行四边形ehgf的短边杆；而第二个4R平行四边形ehgf的短边杆三4，与动平台1以转动副二R12连接，且转动副一R11与转动副二R12的轴线均平行于动平台1平面的法线；混合型第Ⅱ支链的结构与混合型第I支链相同，且其上的转动副三R22与转动副四R21的轴线也平行于动平台1平面的法线；同时，动平台1再用无约束型S1-S2-R31支链、S3-S4-R41与静平台0连接；
附图2所示的并联机构可为本发明的实施例之二，动平台1上的两个球副可以重合为一个二重球副S1(S3)。
该机构具有4个自由度，当与静平台0联接的四个转动副R11、R21、R41、R31为驱动时，就可使动平台1实现三维平移及绕动平台1上转动副二R12轴线的一维转动输出；且当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该装置就分别成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人，其独立输出运动数目分别为三、二、一，其它的运动为派生运动。

Claims (3)

1.一种三平移一转动并联机器人平台操作手，包含动平台(1)、静平台(0)，以及两条相同的混合型第I支链、第Ⅱ支链，和两条无约束型S-S-R或S-P-S支链，其特征是：混合型第I支链中的第一个4R平行四边形(abcd)的短边杆一(2)，与静平台(0)以转动副一(R11)连接，其短边杆二(3)也为第二个4R平行四边形(ehgf)的短边杆；而第二个4R平行四边形(ehgf)的短边杆三(4)，与动平台(1)以转动副二(R12)连接，且转动副一(R11)与转动副二(R12)的轴线均平行于动平台(1)平面的法线；混合型第Ⅱ支链的结构与混合型第I支链相同，且其上的转动副三(R22)与转动副四(R21)的轴线也平行于动平台(1)平面的法线；同时，动平台(1)再用两条无约束型S-S-R或S-P-S支链与静平台(0)连接。
2.按权利要求1所述的三平移一转动并联机器人平台操作手，其特征在于：动平台(1)上的两个球副可以重合为一个二重球副。
3.按权利要求1或2所述的三平移一转动并联机器人平台操作手，其特征在于：每条支链上与静平台(0)联接的四个转动副为驱动副，可以用移动副来替代；且当依次固定一个、两个、三个驱动副时，该操作手就成为三自由度、二自由度、单自由度的三平移一转动并联机器人平台操作手，其独立输出运动数目为三、二、一，其它的运动为派生运动。
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