六自由度高速并联机构及其三自由度转动机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102501249A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102501249A(43)申请公布日2012.06.20(21)申请号201110427370.X(22)申请日2011.12.19(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.B25J9/08(2006.01)B25J9/10(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图33页(54)发明名称六自由度高速并联机构及其三自由度转动机构(57)摘要本发明公开了一种六自由度高速并联机构，包括固定架、动平台以及连接固定架与动平台的六条结构相同的支链；动平台包括六个角板和六组连杆，六个角板与六组连杆顺序连接成平面闭合环状结构，每组连杆与相邻的两个角板组成一组平面平行四边形结构；此外，动平台上还存在一由两个杆件、一个角板和一对相互啮合的分角齿轮构成的分角机构；在分角机构和六组平面平行四边形结构的运动限制作用下，动平台实现在一个平面内做三自由度变形运动；通过角板上固定的三个拉丝将所述三自由度变形运动转化为机器人手腕的三个动力输入，使所述机器人手腕实现三维转动。本发明整体结构的刚性和稳定性好，易实现高速运动，且满足复杂抓放操作要求。CN102549ACN102501249A权利要求书1/1页1.一种六自由度高速并联机构，包括固定架、动平台以及在所述固定架与动平台之间的呈中心对称布置的六条结构相同的支链；所述固定架上固接有驱动装置；其特征在于：每条支链包括近架杆和两个平行且等长的远架杆，所述近架杆的一端与所述驱动装置固接，其另一端固接有上连接轴；所述两个平行的远架杆的一端均分别与所述上连接轴球铰接，其另一端均分别与设置在所述动平台上的下连接轴球铰接；每条支链的所述下连接轴、所述上连接轴和所述两个平行的远架杆构成一平行四边形；所述动平台包括六个角板和六组连杆，所述六个角板将六组连杆顺序连接成平面闭合环状结构；其中：每组连杆包括两个长度相同，平行布置的杆件，两个杆件的两端分别与相邻两个角板用转动副连接组成一组平面平行四边形结构，由此，在所述动平台中形成有六组平面平行四边形结构；每条支链的下连接轴分别固定在一角板上；在其中一对相邻两组连杆中，位于所述平面闭合环状的内或外同一侧的杆件与角板的连接端固接一对相互啮合的分角齿轮；由该两个杆件、一个角板和相互啮合的分角齿轮构成了一分角机构；在所述分角机构和所述六组平面平行四边形结构的运动限制作用下，使所述动平台实现在一个平面内做三自由度变形运动。2.一种三自由度转动机构，包括一三自由度机器人手腕、三根拉丝和两个横梁连杆，其特征在于：所述三根拉丝的一端分别与如权利要求1所述的六自由度高速并联机构动平台的三个相间的角板固连，所述三根拉丝的另一端分别与所述三自由度机器人手腕的三个输入轴绕接，所述两个横梁连杆的两端分别用转动副连接一角板和所述三自由度机器人手腕；所述横梁连杆连接的角板相间并与三根拉丝连接的角板相邻；所述三个输入轴与所述两个横梁连杆间分别安装有一独立的、用于使拉丝张紧的弹性装置；当所述动平台在平面内做三自由度变形运动时，每根拉丝为机器人手腕提供一个动力输入，使所述三自由度机器人手腕实现三维转动。2CN102501249A说明书1/4页六自由度高速并联机构及其三自由度转动机构技术领域[0001]本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种机器人的具有空间六自由度的并联机构。背景技术[0002]公开号为US20090019960A1，公开日为2009年1月22日的美国专利文献中公开了一种可实现三维平动一维转动的并联机构，包括四个主动支链和一个动平台，每条支链包括近架杆和远架杆两部分。其中近架杆一端相对于固定机架仅具有一个移动或转动自由度，另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与远架杆的一端连接；远架杆另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与动平台连接，从而保证机构的平动；动平台由四个部件组成，其中两个部件需相互平行，另外两个部件与前述两个相互平行的部件通过转动铰链连接，通过部件之间的相互转动可实现绕垂直于动平台的轴线的转动自由度，同时配以相应的放大机构可扩大转角范围。上述机构的局限性在于：该机构动平台受驱动的部件只有两个，这两个部件相当于平行四边形的一组对边，这样的驱动方式不灵活，受力情况不均匀，不利于机构的顺畅运行，且该机构仅包含一个转动自由度，无法满足更为复杂的抓放操作要求。[0003]公开号为CN101863024A，公开日为2010年10月20日的中国发明专利中公开了一种可实现高速运动的三维平动一维转动并联机构，包括固定架、动平台以及对称布