專利名稱：三自由度移動并聯機器人機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種空間并聯機器人機構，尤其涉及一種能夠實現三個移動的三自由度空間并聯機器人機構，屬于機械設計領域。
背景技術：
空間并聯機器人是當今國內外機器人領域研究的熱點之一。與串聯機器人相比，并聯機器人具有剛度大、負荷自重比高等特點。最早的空間六自由度并聯機器人是Swewart1965年采用的6 — SPS平臺機構。這種空間并聯機構開始用于飛行模擬器，近年來又被設計成并聯虛擬軸機床，微動機器人和傳感元件等。并聯機器人具有廣泛應用前景，特別是結構與控制較簡單的二、三、四、五自由度并聯機器人，是當前應用研究中的一個新熱點。相對于六自由度并聯機器人，少自由度并聯機構的機械結構更趨于簡單，從而降低設計、制造和控制的成本。因此，越來越多的學者開始了對少自由度并聯機構的研究，尤其是對稱少自由度并聯機構，如Delta機構、StarLike機構等。中國學者在少自由度并聯機器人機構的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申請號:01108297.6 ；01113519.0 ；03113354.1 ；200410018623.8 ；200510037951.7 等)。目前三平動并聯機構機器人機構作為分揀機構具有廣闊的應用前景，為克服并聯結構形式的定位部件存在桿件多、運動副多、執行部分的慣性大而導致機構運行速度不高這一問題，需要創造出滿足運動形式要求且運動副少、運行速度高的新機型。

發明內容
針對以上不足，本發明的目的在于提供一種三自由度移動并聯機器人機構，是在動平臺和定平臺之間連接有三條結構形式相同的分支運動鏈，從定平臺到動平臺之間，每條分支均由一個螺旋副，一個轉動副和一個圓柱副，螺旋副軸線垂直于轉動副軸線，轉動副與圓柱副軸線相互平行，實現空間的三維移動。本發明的技術方案是通過以下方式實現的:三自由度移動并聯機器人機構，包括動平臺、定平臺以及連接動平臺和定平臺的三條分支運動鏈，其特征在于:所述的每條分支運動鏈均由一個螺旋副H，一個轉動副R和一個圓柱副C組成，螺旋副H的軸線垂直于轉動副R的軸線，轉動副R與圓柱副C的軸線相互平行。所述的定平臺上設有支架，支架是三叉結構，三叉上分別設有三個傳動絲杠機構，每個傳動絲杠機構由滾珠絲杠、移動滑塊、螺母、左限位塊、軸承、滾珠絲杠和右限位塊組成，滾珠絲杠通過左限位塊和右限位塊固定在支架上，移動滑塊通過電機在滾珠絲杠上移動，移動滑塊連接螺旋副H和轉動副R，轉動副R和圓柱副C通過連桿連接，圓柱副C安裝在動平臺上。所述的動平臺上的三個圓柱副C的軸線平行于同一平面或相互垂直，安裝在支架的三個滾珠絲杠可以與定平臺成任意角度。所述的傳動絲杠機構是普通螺旋副。
本發明，1、機構工作平臺可實現三平動形式的運動輸出。2、機構簡單、機構關節少，運動副自由度總數只有9個。3、機構的驅動副完全放置于固定平臺之上，大大減少了機構整體的運動慣性，從而可以實現機構的高速運動。4、可以有效的改善并聯機構因運動副自由度過多而導致的容易發生撓曲和扭轉變形的問題。5、通過在運動平臺上串接一個夾持工具，由此可應用于高速分揀的場合。


圖1是本發明的結構示意圖。圖2是滾珠絲杠與支架連接示意圖。圖中:1.動平臺，2.圓柱副C，3.連桿，4.支架，5.轉動副R，6.移動滑塊，7.螺旋副H，8.定平臺，9.螺母，10.左限位塊，11.軸承，12.滾珠絲杠，13.右限位塊。
具體實施例方式由圖1知，三自由度移動并聯機器人機構，由動平臺1、定平臺8以及連接動平臺I和定平臺8的三個分支組成，三條分支由三個螺旋副H 7 (Hn、H21、H32)，三個轉動副R 5 (R12、R22、R32)和三個圓柱副C2(C13、C23、C33)組成，一個轉動副R5和一個圓柱副C2組成螺旋副H7的軸線垂直于轉動副R5的軸線，轉動副R5與圓柱副C2的軸線相互平行。上下三角形表示動定平臺，每個分支是HRC
運動鏈。4 (i=l, 2，3; j=l, 2，3)表示運動副的軸線。本發明公開的3-HRC三自由度移動并聯機器人機構，安裝在動平臺I上的三個圓柱副的軸線可以平行于同一平面也可以相互垂直，安裝在支架4上的三個螺旋副可以與定平臺8成任意角度；三個輸入是三個安裝在支架4的電機驅動的三個滾珠絲杠12，移動滑塊6連接螺旋副H7和轉動副 R5，轉動副R5和圓柱副C2通過連桿3連接，圓柱副C2安裝在動平臺I上。由圖2知，是滾珠絲杠與支架連接示意圖。所述的定平臺8上設有支架4，支架4是三叉結構，三叉上分別設有三個傳動絲杠機構，傳動絲杠機構由滾珠絲杠12、移動滑塊
6、螺母9、左限位塊10、軸承11、滾珠絲杠12和右限位塊13組成，滾珠絲杠12通過左限位塊10和右限位塊13固定在支架4，移動滑塊6通過電機在滾珠絲杠7上移動，移動滑塊6連接螺旋副H7和轉動副R5，轉動副R5和圓柱副C2通過連桿3連接，圓柱副C2安裝在動平臺I上。動平臺I上的三個圓柱副C2的軸線平行于同一平面或相互垂直，安裝在支架4的三個滾珠絲杠12可以與定平臺8成任意角度。傳動絲杠機構可以是普通螺旋副，也可以是精密高速滾珠絲杠副。。螺旋副Hu、H21、^31作為機構的驅動副，通過三個伺服電機實現驅動。當各驅動
副在控制下運動不同位移時，其余的各轉動副和圓柱副則在連桿和動平臺的拉動下，作相應的運動，從而實現動平臺在工作空間內做三維移動的運動輸出。本發明可以于設計各種用途的空間并聯機器人(如工業生產、分揀等)、并聯虛擬軸機床等。
權利要求
1.三自由度移動并聯機器人機構，包括動平臺(I)、定平臺(8)以及連接動平臺(I)和定平臺(8)的三條分支運動鏈，其特征在于:所述的每條分支運動鏈均由一個螺旋副H (7)，一個轉動副R (5)和一個圓柱副C (2)組成，螺旋副H (7)的軸線垂直于轉動副R (5)的軸線，轉動副R (5)與圓柱副C (2)的軸線相互平行。
2.根據權利要求1所述的三自由度移動并聯機器人機構，其特征在于:所述的定平臺(8)上設有支架(4)，支架(4)是三叉結構，三叉上分別設有三個傳動絲杠機構，傳動絲杠機構由滾珠絲杠(12 )、移動滑塊(6 )、螺母()9、左限位塊(10 )、軸承(11)、滾珠絲杠(12 )和右限位塊(13)組成，滾珠絲杠(12)通過左限位塊(10)和右限位塊(13)固定在支架(4)，移動滑塊(6)通過電機在滾珠絲杠(7)上移動，移動滑塊(6)連接螺旋副H (7)和轉動副R (5)，轉動副R (5)和圓柱副C (2)通過連桿(3)連接，圓柱副C (2)安裝在動平臺(I)上。
3.根據權利要求1所述的三自由度移動并聯機器人機構，其特征在于:所述的動平臺(I)上的三個圓柱副C (2)的軸線平行于同一平面或相互垂直，安裝在支架(4)的三個滾珠絲杠(7)可以與定平臺(8)成任意角度。
4.根據權利要求2所述的三自由度移動并聯機器人機構，其特征在于:所述的傳動絲杠機構是普通螺旋副。
全文摘要
三自由度移動并聯機器人機構，包括動平臺(1)、定平臺(8)以及連接動平臺(1)和定平臺(8)的三條分支運動鏈，其特征在于所述的每條分支運動鏈均由一個螺旋副H(7)，一個轉動副R(5)和一個圓柱副C(2)組成，螺旋副H(7)的軸線垂直于轉動副R(5)的軸線，轉動副R(5)與圓柱副C(2)的軸線相互平行。本發明，可實現空間的三維移動，除具有并聯機構的剛度大、承載高的特點外，還具有結構相對簡單，結構對稱等特點，可實現高速精密傳動。本發明可以設計各種用途的空間并聯機器人，并聯虛擬軸機床等。
文檔編號B25J9/00GK103144100SQ20131009182
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月21日 優先權日2013年3月21日
發明者郭林發, 楊尹, 沈寶國, 冷承業, 李良灣, 許生炎 申請人:萬新光學集團有限公司