一种具有二维平动一维转动自由度的高速并联机械手.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102848385A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102848385A(43)申请公布日2013.01.02(21)申请号201210106758.4(22)申请日2012.04.12(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人赵学满王攀峰(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人李丽萍(51)Int.Cl.B25J9/10(2006.01)B25J9/08(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书44页页附图附图33页(54)发明名称一种具有二维平动一维转动自由度的高速并联机械手(57)摘要本发明公开了一种具有二维平动一维转动自由度的高速并联机械手，包括固定架、动平台及四个结构相同的运动支链，每个运动支链均包括一个近架杆和两个平行等长的远架杆，其中两个相邻运动支链的近架杆转轴上设有一对啮合的锥齿轮，从而限制动平台仅在该两运动支链的对称面内作二维平动；动平台包括一个主平台和两个副平台，两个副平台通过两组平行等长连杆分别与主平台转动连接；在主平台上转动连接一个小齿轮和两个与之啮合的齿扇，两个齿扇分别与两平行连杆固接，在驱动装置的作用下，主平台与两个副平台发生平行错动，带动平行连杆和齿扇，将运动转化为小齿轮和末端执行器的旋转运动。本发明具有结构刚性好、使用寿命长且结构简单的特点。CN1028435ACN102848385A权利要求书1/2页1.一种具有二维平动一维转动自由度的高速并联机械手，包括固定架(2)、动平台(8)及对称布置在所述固定架(2)与动平台(8)之间的结构相同的运动支链a、运动支链b、运动支链c和运动支链d；所述固定架(2)上固接有第一驱动装置(1a)、第二驱动装置(1c)和第三驱动装置(1d)；每个运动支链均分别包括近架杆和两个平行且等长的远架杆；所述动平台(8)包括水平布置的一个主平台(10)和两个副平台(12、13)，所述两个副平台(12、13)各自通过两个平行连杆(11a、11b)和(11c、11d)与所述主平台(10)转动连接，构成两个由所述副平台(12)、所述主平台(10)和所述平行连杆组成的平行四边形结构；在所述主平台(10)上转动连接一个末端执行器(17)；所述末端执行器(17)上固接有一个小齿轮(16)，主平台(10)上布置有两个均与所述小齿轮(16)啮合的齿扇(14、15)，两个齿扇(14、15)的旋转轴分别与主平台(10)上两个平行连杆的转动轴重合，所述两个齿扇(14、15)和所述小齿轮(16)构成角度放大机构；所述动平台(10)上固接有第一下连接轴(9a)和第二下连接轴(9b)，两个副平台(12、13)上分别固接有第三下连接轴(9c)和第四下连接轴(9d)；其特征在于，运动支链a中的近架杆(3a)的一端与第一驱动装置(1a)固接，并固接有第一转轴(6a)，该近架杆(3a)的另一端固接有第一上连接轴(4a)；所述运动支链a中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与所述上连接轴(4a)球铰接，其另一端分别与所述第一下连接轴(9a)球铰接；所述第一上连接轴(4a)、所述第一下连接轴(9a)与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；所述驱动装置(1a)为与其固接的近架杆(3a)提供一个转动或移动自由度；运动支链b中的近架杆(3b)的一端固接有第二转轴(6b)，该近架杆(3b)的另一端固接有第二上连接轴(4b)；所述运动支链b中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第二上连接轴(4b)球铰接，其另一端分别与第二下连接轴(9b)球铰接；所述第二上连接轴(4b)、所述第二下连接轴(9b)与连接在两者之间的两个平行且等长的远架杆形成平行四边形；所述第一转轴(6a)和所述第二转轴(6b)的转动轴线与各自所属支链内的近架杆的转动轴线重合，并汇交于一点；所述第一转轴(6a)和第二转轴(6b)的端部设有相互啮合的第一锥齿轮(7a)和第二锥齿轮(7b)，第一锥齿轮(7a)和第二锥齿轮(7b)结构相同，每个锥齿轮的旋转轴线与所在转轴的轴线重合并汇交于一点；运动支链c中的近架杆(3c)的一端与第二驱动装置(1c)固接，其另一端固接有第三上连接轴(4c)；所述运动支链c中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第三上连接轴(4c)球铰接，其另一端分别第三下连接轴(9c)球铰接；运动支链d中的近架杆(3d)的一端与第三驱动装置(1d)固接，其另一端固接有第四上连接轴(4d)；所述运动支链d中的两个平行且等长的远架杆的同一端分别与第四上连接轴(4d)球铰接，其另一端分别第四下连接轴(9d)球铰接；运动支链a和运动支链b在第一驱动装置(1a)的驱动下，实现所述主平台(10)在运动支链a和运动