本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種具有空間三平動一轉動能力的高速并聯機械手。

背景技術：

專利文獻US20090019960和EP1084802公開了一種可實現三維平動一維轉動的高速并聯機構，固定機架與動平臺通過四條結構相同的主動支鏈相連，每條支鏈包括近架桿和遠架桿兩部分。主動支鏈近架桿與遠架桿通過具有兩個回轉自由度的鉸鏈相連，近架桿另一端與固定機架移動或轉動連接，遠架桿另一端通過僅具有兩個回轉自由度的鉸鏈與動平臺連接，動平臺具有空間三維平動能力；動平臺由四個部件組成，其中兩個部件相互平行，另外兩個部件與前述兩個相互平行的部件通過轉動鉸鏈連接，由部件之間的相互轉動可實現末端執行器繞垂直于動平臺的軸線的轉動自由度。上述機構的局限性在于：該機構動平臺包含四個部件，而受驅動的部件只有兩個，這兩個部件相當于平行四邊形的一組對邊，這樣的驅動方式不靈活，受力情況不均勻，不利于機構的順暢運行。

專利文獻201010212312.0公開了一種可實現三維平動一維轉動并聯機構，四條結構相同的運動支鏈對稱布置在固定機架與動平臺之間；每條運動支鏈包括近架桿和遠架桿，所述遠架桿與上、下連接軸組成平行四邊形結構；所述近架桿一端與驅動端固接，另一端與上連接軸固接；所述下連接軸與動平臺固接；所述動平臺包括上平臺和下平臺，沿所述上平臺和下平臺利用導套和導向套連接，導套與導向套形成螺旋副或內部布置轉向機構可將上、下平臺的相互移動轉化為垂直于動平臺的軸線的轉動。上述機構的局限在于：動平臺上、下平臺使用移動副作為導向機構，所有的下連接軸不在同一個平面內，在運動時會出現受力不均勻，摩擦力較大的等不足，因此會導致力傳遞效果差，機構的運動不順暢，使用壽命低等問題。

技術實現要素：

針對上述現有技術，本發明提供一種動平臺力傳遞效果好，機構運動順暢，使用壽命長，便于修理維護，可實現空間三維平動一維轉動的并聯機構。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種十字滑塊式四支鏈三平一轉高速并聯機械手，包括固定機架、動平臺以及四條結構相同的運動支鏈；所述固定機架上固接有四個驅動裝置；四條結構相同的運動支鏈在空間分布于所述固定機架與動平臺之間；每條運動支鏈均包括近架桿和兩個平行且等長的遠架桿，所述近架桿的一端與所述驅動裝置固接，所述驅動裝置為所述近架桿提供一個轉動自由度，所述近架桿的另一端固接有上連接軸，所述兩個平行的遠架桿的同一端分別與所述上連接軸的兩端球鉸接，所述兩個平行的遠架桿的另一端分別與一下連接軸球鉸接；所述下連接軸、所述上連接軸和所述兩個平行的遠架桿構成一平行四邊形結構；四條運動支鏈的下連接軸均與所述動平臺固接；四條結構相同的運動支鏈保證動平臺實現空間三維移動；所述動平臺包括旋轉軸，所述旋轉軸的上端設有一平臺，所述旋轉軸的下端固接有末端執行器，所述平臺上裝有按照以旋轉軸軸線為中心呈放射狀布局的四個導桿，每個導桿上均分別套裝有一滑套，四個滑套分別與四條結構相同的運動支鏈中的下連接軸固連；在所述旋轉軸上設一中心齒輪；相鄰兩個滑套為一組，兩組滑套的下端分別與兩個相同的半圓齒輪轉動連接，兩個半圓齒輪分別與所述中心齒輪嚙合；四個驅動裝置的輸出端將動力傳遞給四個運動支鏈，運動支鏈將動力傳遞給滑套，帶動兩個相同的半圓齒輪轉動，繼而通過齒輪傳動帶動旋轉軸轉動，從而使末端執行器具有三個平動自由度和一個轉動自由度。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明具有的優點和積極效果是：動平臺結構中采用兩個半齒輪對稱布置的形式，且半齒輪兩端都連接有滑塊，充分利用驅動裝置的動力，實現高速運動；動平臺結構緊湊，運動靈活，受力均勻，運動精度高，整體結構穩定性好，且能滿足復雜抓放操作的要求。

附圖說明

圖1為本發明機械手的整體結構示意圖；

圖2為本發明中動平臺結構的俯視示意圖；

圖3為本發明中動平臺結構的主視示意圖；

圖4為本發明中動平臺結構的仰視示意圖。

圖中：1-驅動裝置，2-固定機架，3-近架桿，4-上連接軸，5a、5b-遠架桿，6-下連接軸，7-動平臺，8-導桿，9-滑套，10a、10b-半圓齒輪，11-中心齒輪，12-導桿固定裝置，13-平臺，14-旋轉軸，15-末端執行器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發明進行解釋說明，并不用以限制本發明。

如圖1所示，本發明提出的一種十字滑塊式四支鏈三平一轉高速并聯機械手，包括固定機架2、動平臺7以及四條結構相同的運動支鏈；所述固定機架2上固接有四個驅動裝置1；四條結構相同的運動支鏈在空間分布于所述固定機架2與動平臺7之間。

如圖1所示，每條運動支鏈均由近架桿3、上連接軸4、遠架桿5a、遠架桿5b和下連接軸6構成。所述遠架桿5a和遠架桿5b平行且等長，所述近架桿3的一端與所述驅動裝置1固接，所述驅動裝置1為所述近架桿3提供了一個轉動自由度，所述近架桿3的另一端與所述上連接軸4固接，兩個平行等長的遠架桿5a和遠架桿5b的同一端分別與所述上連接軸4的兩端球鉸接，所述兩個平行等長的遠架桿5a和遠架桿5b的另一端分別與所述下連接軸6球鉸接；所述下連接軸6、所述上連接軸4和兩個平行等長的遠架桿5a和遠架桿5b構成了一平行四邊形結構；四條運動支鏈的下連接軸6均與所述動平臺7固接；四條結構相同的運動支鏈保證動平臺7實現空間三維平動。

如圖2、圖3和圖4所示，所述動平臺7包括四個導桿8、四個滑套9、兩個半圓齒輪10a和10b、中心齒輪11、導桿固定裝置12、平臺13、旋轉軸14和末端執行器15。

所述旋轉軸14的上端與所述平臺13通過轉動副連接，所述末端執行器15固接在所述旋轉軸14的下端，四個導桿8按照以旋轉軸14軸線為中心呈放射狀布局、并通過導桿固定裝置12安裝在所述平臺11上，如圖2所示，四個導桿8可以由十字相交的兩根圓管構成，其十字中心在旋轉軸14的軸線上，以保證導桿相對所述平臺13對稱；四個滑套9分別套在每個導桿8上并可以在所在的導桿8上滑動，四個滑套9的上端還分別與四條結構相同的運動支鏈中的下連接軸6固連；所述旋轉軸14上設一中心齒輪11；相鄰兩個滑套9為一組，兩組滑套的下端分別與兩個相同的半圓齒輪10a、10b轉動連接，兩個半圓齒輪10a、10b分別與所述中心齒輪11嚙合。

四個驅動裝置1的輸出端將動力傳遞給四個運動支鏈，運動支鏈將動力傳遞給四個滑套9，帶動兩個半圓齒輪轉動，繼而通過齒輪傳動帶動旋轉軸14轉動，從而使末端執行器15具有繞自身軸線轉動的能力，本發明中的末端執行器15具有三個平動自由度和一個轉動自由度。

采用上述結構的動平臺，對稱布置，結構緊湊，降低了機構復雜性，易實現高速抓取，且滿足復雜抓放操作的要求。

本發明與現有技術相比，其不同點在于：

本發明中的動平臺7采用沿導桿8運動的滑套9連接運動支鏈與兩個半圓齒輪10a和10b，其中，一對相鄰的兩個滑套9為一組連接一個半圓齒輪，可以保證相鄰滑套9做反向運動，兩個半圓齒輪10a和10b做同向轉動。由兩個半圓齒輪10a和10b通過齒輪傳動同時帶動旋轉軸14運動，從而控制末端執行器15的旋轉，保證了轉動的平穩性。本發明中將動平臺組件呈對稱設計，其結構緊湊，可以較方便的實現旋轉運動，運用時靈活性較強。動平臺7采用兩個半圓齒輪10a～10b帶動旋轉軸15轉動的結構，其設計巧妙獨特，機構穩定性好，運動靈活，受力均勻，精度較高，使用壽命長，便于修理、維護，易實現高速運動，且滿足復雜抓放操作的要求。

盡管上面結合圖對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發明的保護之內。