一种三自由度高速并联机器人机构的制作方法

本发明涉及一种机器人机构，特别是一种三自由度高速并联机器人机构。

背景技术

高速并联机器人机构因末端可实现高的速度和加速度，且可满足空间物体的搬运等操作，已被广泛应用于食品医药、现代物流、电子信息等领域自动化生产线高速轻载搬运作业。

美国专利us4392776(或ep0065859、jp57194888、es8307152、ep0065859、ie820902l、ie52774)、us5000653(或wo8700789、ep0232292、es2001359、de35287769)、us2005087034(或ep1525957、jp2005125489、de10349452)、us6212968(或de19934973)、欧洲专利ep0169473(或jp61109681)、日本专利jp2003275977、jp2003275978、jp2003275987、保加利亚专利bg5129以及中国专利cn1779936等，均涉及了一种三自由度或四自由度scara(selectivecomplianceassemblerobotarm)型机器人。该类机器人的主动臂一端通过转动副与机座连接，主动臂另一端通过回转副与从动臂的一端连接，两转动轴线平行，从而使主动臂与从动臂构成两自由度平面关节串联机器人机构；从动臂的另一端设置有末端执行器，末端执行器相对于从动臂具有一个回转自由度和一个移动自由度，回转自由度的轴线与主动臂及从动臂的回转轴线平行，移动自由度的方向垂直于主动臂及从动臂的运动平面。各驱动装置可直接设置于两相对运动构件的关节上，也可固定在基座上，然后通过传动装置驱动各关节。此类机器人可实现在运动平面内的整周回转，因此具有较大的运动空间，但是，由于采用开环结构，所以主动臂和从动臂的惯性较大，其刚度和精度较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有二维平动一维转动的三自由度高速并联机器人机构。

实现本发明目的的技术解决方案是：

一种三自由度高速并联机器人机构，包括固定架、支撑平台、动平台、布置在所述固定架与动平台之间的第一、第二和第三支链；其特征在于：

所述支撑平台与固定架转动连接；

所述第一支链和第二支链布局在第三支链两侧；

所述第一支链包括第一转动叉、第一驱动装置、第一近架杆、第一上连接轴、平行且等长的两个第一远架杆、至少一个第一支撑杆、第一下连接轴、第一转轴；所述第一转动叉与支撑平台的一侧转动连接，所述第一近架杆的一端转动连接于第一转动叉内，且与所述第一驱动装置的驱动端固接，所述第一近架杆的另一端固接有第一上连接轴，所述平行且等长的两个第一远架杆的一端分别与第一上连接轴的上下端球接，另一端分别与固接在第一转轴上的第一下连接轴的上下端球接，所述平行且等长的两个第一远架杆之间固接有至少一个第一支撑杆，所述第一转轴与动平台的一侧转动连接；

所述第二支链包括第二转动叉、第二驱动装置、第二近架杆、第二上连接轴、平行且等长的两个第二远架杆、至少一个第二支撑杆、第二下连接轴、第二转轴；所述第二转动叉与支撑平台的另一侧转动连接，所述第二近架杆的一端转动连接于第二转动叉内，且与所述第二驱动装置的驱动端固接，所述第二近架杆的另一端固接有第二上连接轴，所述平行且等长的两个第二远架杆的一端分别与第二上连接轴的上下端球接，另一端分别与固接在第二转轴上的第二下连接轴的上下端球接，所述平行且等长的两个第二远架杆之间固接有至少一个第二支撑杆，所述第二转轴与动平台的另一侧转动连接；

所述第三支链包括第三转动叉、第三驱动装置、第三近架杆、第三辅助近架杆、连接架、第三上连接轴、两个平行且等长的第三远架杆、第三辅助远架杆、第三支撑杆和第三下连接轴；所述第三转动叉与支撑平台的中部位置固接，所述第三驱动装置与第三转动叉固接，所述第三近架杆的一端与第三转动叉转动连接，且与第三驱动装置的驱动端固接，第三近架杆的另一端与连接架转动连接，所述第三辅助近架杆一端与第三转动叉转动连接，所述第三辅助近架杆的另一端与连接架转动连接，所述第三近架杆和第三辅助近架杆平行且等长，所述第三近架杆、第三辅助近架杆、连接架和第三转动叉构成平行四边形机构，所述第三上连接轴与第三近架杆固接或转动连接，所述第三上连接轴的所在轴线与连接所述第三近架杆和连接架的转动轴线同轴，所述两个平行且等长的第三远架杆的一端分别与第三上连接轴的两侧转动连接，所述两个平行且等长的第三远架杆的另一端分别与第三下连接轴转动连接，所述第三下连接轴与动平台固接或转动连接，所述两个平行且等长的第三远架杆之间固接有至少一个第三支撑杆；所述第三辅助远架杆的一端与连接架转动连接，另一端与动平台转动连接；所述第三辅助远架杆和第三远架杆平行且等长，所述第三辅助远架杆、第三远架杆、连接架和动平台构成平行四边形机构。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的二平一转三自由度高速并联机器人机构结构简单紧凑，运动方式明确；且第三支链远架杆之间采用了支撑杆，有利于提高机构的刚度和动态响应特性，有利于实现高速和高加速度。

附图说明

图1为本发明三自由度高速并联机器人机构的结构示意图。

图2为本发明动平台的结构示意图。

图中，1、固定架，2、支撑平台，3、动平台，4、末端执行器，

11、第一转动叉，12、第一驱动装置，13、第一近架杆，14、第一上连接轴，15、第一远架杆，16、第一支撑杆，17、第一下连接轴，18、第一转轴，

21、第二转动叉，22、第二驱动装置，23、第二近架杆，24、第二上连接轴，25、第二远架杆，26、第二支撑杆，27、第二下连接轴，28、第二转轴，

31、第三转动叉，32、第三驱动装置，33、第三近架杆，34、第三辅助近架杆，35、连接架，36、第三上连接轴，37、第三远架杆，38、第三辅助远架杆，39、支撑杆，310、第三下连接轴。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

结合图1-2，一种三自由度高速并联机器人机构，包括固定架1、支撑平台2、动平台3、布置在所述固定架1与动平台3之间的第一、第二和第三支链；

所述支撑平台2与固定架1转动连接；

所述第一支链和第二支链布局在第三支链两侧；

所述第一支链包括第一转动叉11、第一驱动装置12、第一近架杆13、第一上连接轴14、平行且等长的两个第一远架杆15、至少一个第一支撑杆16、第一下连接轴17、第一转轴18；所述第一转动叉11与支撑平台2的一侧转动连接，所述第一近架杆13的一端转动连接于第一转动叉11内，且与所述第一驱动装置12的驱动端固接，所述第一近架杆13的另一端固接有第一上连接轴14，所述平行且等长的两个第一远架杆15的一端分别与第一上连接轴14的上下端球接，另一端分别与固接在第一转轴18上的第一下连接轴17的上下端球接，所述平行且等长的两个第一远架杆15之间固接有至少一个第一支撑杆16，所述第一转轴18与动平台3的一侧转动连接；

所述第二支链包括第二转动叉21、第二驱动装置22、第二近架杆23、第二上连接轴24、平行且等长的两个第二远架杆25、至少一个第二支撑杆26、第二下连接轴27、第二转轴28；所述第二转动叉21与支撑平台2的另一侧转动连接，所述第二近架杆23的一端转动连接于第二转动叉21内，且与所述第二驱动装置22的驱动端固接，所述第二近架杆23的另一端固接有第二上连接轴24，所述平行且等长的两个第二远架杆25的一端分别与第二上连接轴24的上下端球接，另一端分别与固接在第二转轴28上的第二下连接轴27的上下端球接，所述平行且等长的两个第二远架杆25之间固接有至少一个第二支撑杆26，所述第二转轴28与动平台3的另一侧转动连接；

所述第三支链包括第三转动叉31、第三驱动装置32、第三近架杆33、第三辅助近架杆34、连接架35、第三上连接轴36、两个平行且等长的第三远架杆37、第三辅助远架杆38、第三支撑杆39和第三下连接轴310；所述第三转动叉31与支撑平台2的中部位置固接，所述第三驱动装置32与第三转动叉31固接，所述第三近架杆33的一端与第三转动叉31转动连接，且与第三驱动装置32的驱动端固接，第三近架杆33的另一端与连接架35转动连接，所述第三辅助近架杆34一端与第三转动叉31转动连接，所述第三辅助近架杆34的另一端与连接架35转动连接，所述第三近架杆33和第三辅助近架杆34平行且等长，所述第三近架杆33、第三辅助近架杆34、连接架35和第三转动叉31构成平行四边形机构，所述第三上连接轴36与第三近架杆33固接或转动连接，所述第三上连接轴36的所在轴线与连接所述第三近架杆33和连接架35的转动轴线同轴，所述两个平行且等长的第三远架杆37的一端分别与第三上连接轴36的两侧转动连接，所述两个平行且等长的第三远架杆37的另一端分别与第三下连接轴310转动连接，所述第三下连接轴310与动平台3固接或转动连接，所述两个平行且等长的第三远架杆37之间固接有至少一个第三支撑杆39；所述第三辅助远架杆38的一端与连接架35转动连接，另一端与动平台3转动连接；所述第三辅助远架杆38和第三远架杆37平行且等长，所述第三辅助远架杆38、第三远架杆37、连接架35和动平台3构成平行四边形机构。

进一步地，所述第一支撑杆16、第二支撑杆26和第三支撑杆39的数量均为3个。

进一步地，所述第三辅助近架杆34一端与第三转动叉31球铰接，所述第三辅助近架杆34的另一端与连接架35球铰接，所述两个平行且等长的第三远架杆37的一端分别与第三上连接轴36的两侧球铰接，所述两个平行且等长的第三远架杆37的另一端分别与第三下连接轴310球铰接，所述第三辅助远架杆38的一端与连接架35球铰接，另一端与动平台3球铰接。

进一步地，连接所述第一转动叉11与支撑平台2的转动轴线与连接所述第一转轴18与动平台3的转动轴线相互平行。

进一步地，连接所述第二转动叉21与支撑平台2的转动轴线与连接所述第二转轴28与动平台3的转动轴线相互平行。

进一步地，连接所述第一转动叉11与支撑平台2的转动轴线与连接所述第二转动叉21与支撑平台2的转动轴线相互平行。

进一步地，连接所述第一转动叉11与支撑平台2的转动轴线与连接所述第二转动叉21与支撑平台2的转动轴线重合。

进一步地，所述第一支链和第二支链对称布局在第三支链两侧。

进一步地，所述动平台的底部包括末端执行器。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。