四支链二维平动一维转动自由度并联机械手.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102626922102626922B(45)授权公告日2015.01.14(21)申请号201210107081.6(22)申请日2012.04.12(73)专利权人天津大学地址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.B25J9/08(2006.01)审查员徐河杭权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称四支链二维平动一维转动自由度并联机械手(57)摘要本发明公开了一种四支链二维平动一维转动自由度并联机械手，包括固定架、运动平台及对称布置在所述固定架与运动平台之间的结构相同的四个运动支链；其中两个相对布置的近架杆上固定连接有通过一齿形带交叉连接的一对同步带轮，所述运动平台包括四个齿轮柄，四个斜齿扇、两个斜齿轮、一个基座和一个末端执行器；所述末端执行器与所述基座转动铰接，两个斜齿轮旋向相反并与所述末端执行器同轴固定，四个齿轮柄相互之间呈90°且分别通过一转轴与所述基座转动连接；当各驱动装置驱动相对应的支链运动时，可实现末端执行器在一平面内的二维平动及相对基座的一维转动。CN102626922BCN10269BCN102626922B权利要求书1/1页1.一种四支链二维平动一维转动自由度并联机械手，包括固定架(2)、运动平台(9)及对称布置在所述固定架与运动平台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；所述固定架上固接有三个驱动装置(1a、1b、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；运动支链a、运动支链b、运动支链c和运动支链d的近架杆上的一端均分别固接一上连接轴；其中，运动支链a、运动支链b和运动支链d中的近架杆分别与三个驱动装置的输出端固连；运动支链a、运动支链b、运动支链c和运动支链d的远架杆的同侧一端与所述上连接轴球铰接，远架杆的另一端分别与一下连接轴球铰接；每条运动支链的下连接轴、上连接轴和两个平行且等长的远架杆形成平行四边形结构；其特征在于，所述运动支链a的近架杆上固定连接有第一同步带轮(6)，所述运动支链c的近架杆上固定连接有第二同步带轮(7)，第一同步带轮(6)和第二同步带轮(7)的轮径相同且转动轴线分别与所连接的近架杆的旋转轴线重合；所述第一同步带轮(6)与第二同步带轮(7)通过一齿形带(8)交叉连接；驱动装置(1a)驱动近架杆(3a)，从而带动第一同步带轮(6)转动，通过交叉设置的齿形带(8)的传动作用带动第二同步带轮(7)产生与第一同步带轮(6)等大反向的转动；实现运动平台(9)在运动支链b和运动支链d所在平面内的二维平动；所述运动平台(9)包括四个齿轮柄(11a、11b、11c、11d)，四个斜齿扇(12a、12b、12c、12d)、两个斜齿轮(13a、13b)、一个基座(14)和一个末端执行器(15)；所述末端执行器(15)与所述基座(14)转动铰接，两个斜齿轮旋向相反并与所述末端执行器(15)同轴固定，四个齿轮柄(11a、11b、11c、11d)相互之间呈90°布置且分别通过一转轴与所述基座(14)转动连接；每个斜齿扇分别与其中一齿轮柄上的转轴固结，相对布置的两对斜齿扇与两个斜齿轮分别啮合；每条支链的下连接轴分别固定安装在其中一齿轮柄上；由于各支链中平行四边形结构对基座(14)的约束作用和两对斜齿扇与旋向相反的斜齿轮间的啮合作用，当各驱动装置驱动相对应的支链运动时，可实现末端执行器(15)在运动支链b和运动支链d所在平面内的二维平动及相对基座(14)的一维转动。2CN102626922B说明书1/4页四支链二维平动一维转动自由度并联机械手技术领域[0001]本发明涉及一种并联机器人，特别是涉及一种具有二维平动一维转动自由度的并联机械手。背景技术[0002]专利文献US7090458B2和ZL01154160.2公开了一种可实现平面二自由度的并联机构，包括驱动装置、机架、动平台和两对支链。两个伺服电机安装在机架上，动平台通过两个支链与机架连接，形成并联闭环结构。两个支链各含有两个平行四边形机构，分别作为驱动杆组和从动杆组，各运动件之间完全采用转动铰链连接。采用平行四边形支链结构实现动平台的二维平动。上述机构的局限性在于：该机构每条支链各含两组平行四边形机构，结构复杂；各运动构件均在同一平面内或平行于该平面，平面法线方向上的刚度较差。[0003]实际工程中，存在一些场合需要机构动平台在实现二维平动的基础上具有一定的调姿能力，而采用上述机构无法满足这种需求。发明内容[0004]针对上述现有技术，本发明提供一种四支链