專利名稱：一種三自由度并聯機械手腕的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械手腕，特別涉及一種并聯機械手腕。
背景技術：
采用并聯機構作為機械手腕的研究成果較少，目前的機械手腕基本都是采用串聯機構。中國專利CN201010161423. 3公開了一種含防卡死機構的機械手腕，其主要特征在于通過軸承組合實現防卡死功能。中國專利CN201020698(^6. 5公開了一種串聯結構的隔爆重型機械手腕，其主要特征在于隔爆且能重載。中國專利CN200810083584.8公開了一種關節式機械手腕，其主要特征在于采用串聯機構組合成關節實現手腕功能。中國專利 CN200510136710. 8公開了一種適合水下作業的機械手腕，其主要特征在于可以在水下進行作業。由于串聯機構有累計誤差，串聯結構機械手腕的末端定位誤差較大，且均屬于非可控誤差。傳統機械臂末端安裝的機械手腕都是串聯機構，其驅動電機一般位于轉動副附近，導致機械手腕各構件重量大且運動慣量大。

發明內容
本發明目的在于提供一種機構簡單重量輕、靈巧度高、精度高的3自由度并聯機械手腕，其主要包括機座、動平臺以及連接它們的一個約束驅動支鏈和兩個結構相同的驅動支鏈。三個支鏈兩端均呈正三角形對稱分布，分別與機座和動平臺連接，每個支鏈的驅動電機均安裝在靠近機座一側的移動副上。約束驅動支鏈由兩個轉動副和一個驅動移動副組成，構成RI3R型串聯結構支鏈，其中驅動移動副的一端通過轉動副與機座連接，該驅動移動副的另一端通過另一個轉動副與動平臺連接，也可以加長上述轉動副轉動中心線與動平臺之間的長度。上述兩個轉動副的軸線分別平行于機座和動平臺的平面，上述轉動副的轉動角均為180°時，其軸線垂直相錯且均與驅動移動副的中心線垂直相交。兩個結構完全相同的驅動支鏈由一個萬向副、一個驅動移動副和一個球鉸組成，構成UPS型串聯結構支鏈。其中驅動移動副的一端通過萬向副與機座連接，該驅動移動副的另一端通過球鉸與動平臺連接連接。兩個驅動支鏈萬向副與機座相聯的轉動軸線共線且垂直于約束驅動支鏈與機座相聯的轉動軸線。三個支鏈的驅動電機的軸線均與其支鏈的驅動移動副的軸線重合。本發明所采用的機構原型屬于2轉動1移動三自由度非對稱并聯機構，其末端動平臺的自由度特性與約束驅動支鏈末端完全一樣，驅動支鏈對動平臺不起約束作用只提供驅動，驅動電機可以布置在每個支鏈距離機座較近的地方，從而大大減小動平臺的重量和
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貝里。本發明與現有技術相比具有如下優點 1、承載能力強、結構簡單緊湊。2、累計誤差小、誤差可補償、末端工作空間大。3、靈巧度高，動平臺運動情況可以通過約束驅動分支鏈結構調整實現改變，驅動分支鏈對動平臺運動不施加約束干擾，運動支鏈少、驅動靠近機座容易控制。
4、可以通過改變約束驅動支鏈與動平臺連接轉動副軸線到動平臺的距離調整機械手腕運動的靈活度。5、可實現機械臂末端附加機械手腕的2轉動1移動三自由度靈活操作要求。6、模塊化程度高，可安裝在各種機械臂、機器人末端作為末端執行機械手腕作業。


圖1是本發明實施例1的立體示意簡圖。圖2是本發明實施例2的立體示意簡圖。
具體實施方式
實施例1
在圖1所示的一種3自由度并聯機械手腕的立體示意圖中，一個約束驅動支鏈和兩個結構相同的驅動支鏈的兩端分別與機座1和動平臺10連接，且連接點均呈正三角形對稱分布，每個支鏈的驅動電機3、7均安裝在靠近機座一側的移動副上。約束驅動支鏈為RPR型串聯結構，其中驅動移動副4的一端通過轉動副2與機座連接，該驅動移動副的另一端通過轉動副5與動平臺連接。上述兩個轉動副的軸線分別平行于機座和動平臺的平面，上述兩個轉動副的轉動角均為180°時，其軸線垂直相錯且均與驅動移動副的中心線垂直相交。兩個結構完全相同的驅動支鏈為UPS型串聯結構，其中驅動移動副8的一端通過萬向副6與機座連接，該驅動移動副的另一端通過球鉸9與動平臺10連接。上述萬向副與機座相聯的轉動軸線共線且垂直于約束驅動支鏈與機座相聯的轉動軸線。三個支鏈的驅動電機的軸線均與其支鏈的驅動移動副的軸線重合。實施例2
在圖2所示的一種3自由度并聯機械手腕的立體示意圖中，增加了約束驅動支鏈中轉動副5的轉動中心線與動平臺10之間的長度，其它構件及其連接關系與圖1相同。
權利要求
1.一種三自由度并聯機械手腕，其包括機座、動平臺以及連接它們的一個約束驅動支鏈和兩個結構相同的驅動支鏈，其特征在于所述三個支鏈兩端均呈正三角形對稱分布，分別與機座和動平臺連接，每個支鏈的驅動電機均安裝在靠近機座一側的移動副上；所述約束驅動支鏈的驅動移動副的一端通過轉動副與機座連接，該驅動移動副的另一端通過另一個轉動副與動平臺連接，上述兩個轉動副的軸線分別平行于機座和動平臺的平面，上述轉動副的轉動角均為180°時，其軸線垂直相錯且均與驅動移動副的中心線垂直相交；所述兩個結構完全相同的驅動支鏈的驅動移動副的一端通過萬向副與機座連接，該驅動移動副的另一端通過球鉸與動平臺連接連接，上述兩個驅動支鏈萬向副與機座相聯的轉動軸線共線且垂直于約束驅動支鏈與機座相聯的轉動軸線，三個支鏈的驅動電機的軸線均與其支鏈的驅動移動副的軸線重合。
2.根據權利要求1所述的一種3自由度并聯機械手腕，其特征在于可加長約束驅動支鏈中轉動副的轉動中心線與動平臺之間的長度。
全文摘要
一種三自由度并聯機械手腕，由機座、動平臺以及連接它們的一個約束驅動支鏈和兩個結構相同的驅動支鏈構成，三個支鏈兩端與機座和動平臺呈正三角形對稱分布，其中約束驅動支鏈由兩個轉動副和一個驅動移動副組成，構成RPR型串聯結構支鏈，并且通過轉動副與機座和動平臺連接。兩個完全相同的驅動支鏈均由一個萬向副、一個移動驅動副和一個球鉸組成，構成UPS型串聯結構支鏈，并且通過萬向副與機座連接，通過球鉸與動平臺連接。本發明具有承載能力強、穩定性好、工作空間大、靈巧度高、結構簡單、運動支鏈少、不容易干涉、無自微動、精度高、驅動靠近機座容易控制等優點。
文檔編號B25J17/00GK102528817SQ20121000963
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者張典范, 榮譽, 金振林 申請人:燕山大學